王志平

摘 要：在機(jī)械加工領(lǐng)域當(dāng)中，行星減速機(jī)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。而隨著人們對零部件機(jī)械加工精度要求的逐漸提高，以及盡可能有效滿足其在消除噪音污染等方面的需求，需要對行星減速機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的精度調(diào)節(jié)，使其可以將噪音和側(cè)隙降至最低，進(jìn)而真正實現(xiàn)高精度運(yùn)行。在這一背景下，本文將在簡單介紹伺服控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，從伺服控制系統(tǒng)的視角嘗試對行星減速機(jī)精度調(diào)節(jié)進(jìn)行簡要分析研究。

關(guān)鍵詞：伺服控制系統(tǒng)；行星減速機(jī)；精度調(diào)節(jié)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.052

1 伺服控制系統(tǒng)的簡要概述

筆者通過查閱大量有關(guān)行星減速機(jī)的文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前最為先進(jìn)的行星減速機(jī)也無法真正實現(xiàn)“零側(cè)隙”，而只能將行星減速機(jī)的側(cè)隙控制在3arcmin以內(nèi)。雖然從整體上來看，側(cè)隙相對較小，但隨著行星減速機(jī)運(yùn)行時間的不斷加長，各零部件相互磨損，必然會使得齒輪在嚙合的過程中產(chǎn)生越來越大的側(cè)隙，特別是在行星減速機(jī)實現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，經(jīng)常還會伴隨出現(xiàn)較大的噪聲[1]。

縱觀當(dāng)前市面上已有的伺服控制系統(tǒng)，從驅(qū)動原件的角度來看主要可以將其分為三種伺服系統(tǒng)，分別為機(jī)電、液壓以及氣動伺服系統(tǒng)。伺服控制系統(tǒng)中以運(yùn)用反饋調(diào)節(jié)即PID控制為主。通過將測量的變量和理想值相互對此，此后根據(jù)產(chǎn)生的誤差對系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。圖1展示的就是伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖：

2 基于伺服控制系統(tǒng)對行星減速機(jī)的精度調(diào)節(jié)

2.1 基本參數(shù)

在利用伺服控制系統(tǒng)對行星減速機(jī)進(jìn)行精度調(diào)節(jié)的過程中，首先需要明確比例與微分環(huán)節(jié)以及積分環(huán)節(jié)，這三個最為重要的基本參數(shù)，其直接影響著伺服控制系統(tǒng)自身的精確度，只有在保障伺服控制系統(tǒng)具有較高精確度的前提下，才能精準(zhǔn)、高效地完成對行星減速機(jī)的精度調(diào)節(jié)。比例環(huán)節(jié)這一基本參數(shù)，指的就是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，譬如說在行星減速機(jī)當(dāng)中，對輸入角位移偏差以及輸出角位移偏差的響應(yīng)控制[2]。而積分環(huán)節(jié)則指的是在消除系統(tǒng)當(dāng)中的穩(wěn)態(tài)誤差，行星減速機(jī)利用伺服控制系統(tǒng)中的積分環(huán)節(jié)基本參數(shù)，可以有效提高自身精確度，達(dá)到靈活控制的效果。此外，隨著行星減速機(jī)和伺服控制系統(tǒng)的不斷運(yùn)行，其實際反應(yīng)信號與初始反應(yīng)信號之間也會隨之產(chǎn)生相應(yīng)的偏差變化，而這一變化趨勢就是微分環(huán)節(jié)，帶有明顯的可預(yù)見色彩。通常情況下，伺服控制系統(tǒng)中的基本參數(shù)不會單獨(dú)出現(xiàn)和獨(dú)立使用，需要彼此相互配合才能有效發(fā)揮伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)有效用。

2.2 精度調(diào)節(jié)

從本質(zhì)上來說，基于伺服控制系統(tǒng)對行星減速機(jī)進(jìn)行精度調(diào)節(jié)，就是將二者視為一個完整的傳動系統(tǒng)，借由伺服控制系統(tǒng)當(dāng)中自帶的反饋調(diào)節(jié)功能，使得行星減速機(jī)在完成一系列傳遞動作時，能夠更加高效、精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)其傳動精度。通過筆者長期對行星減速機(jī)及其運(yùn)行狀態(tài)的觀察，發(fā)現(xiàn)在沒有控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)的狀態(tài)下，行星減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間越長，在兩個相配齒輪工作齒面互相接觸的過程中，與之相對應(yīng)的非工作齒面中會產(chǎn)生越來越大的側(cè)隙，如果側(cè)隙超過規(guī)定值，則此時行星減速機(jī)將失去運(yùn)轉(zhuǎn)性能，處于報廢狀態(tài)。而通過利用伺服控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)行星減速機(jī)的精度，根據(jù)行星減速機(jī)的實際運(yùn)行狀態(tài)可知，在初始階段，伺服控制系統(tǒng)將對前后偏差進(jìn)行自動識別，如果此時前后偏差值相對比較小，也就是說前后比值比較穩(wěn)定的情況下，運(yùn)用伺服控制系統(tǒng)的反饋響應(yīng)功能，此時并不需要調(diào)節(jié)行星減速機(jī)的精度。而在行星減速機(jī)運(yùn)行速度的不斷延長下，齒輪之間相互嚙合過程中產(chǎn)生的磨損也越來越多，此時將會導(dǎo)致側(cè)隙生成并愈發(fā)變大。而通過運(yùn)用伺服控制系統(tǒng)本身自帶的放大環(huán)節(jié)，放大行星減速機(jī)當(dāng)中相對比較小的偏差，此時驅(qū)動裝置將會自動接收到來自反饋調(diào)節(jié)的反饋響應(yīng)，隨后驅(qū)動裝置在這一響應(yīng)下將會產(chǎn)生與之相對應(yīng)的各動作[3]。當(dāng)輸入對比值以及輸出對比值與理想值完全一致時，驅(qū)動裝置將完成全部動作，由此使得行星減速機(jī)所獲得的輸出值能夠具有明顯的高精度性?，F(xiàn)階段，有許多研究人員表示由于伺服控制系統(tǒng)本身的控制和反應(yīng)能力比較強(qiáng)，因此將其運(yùn)用在行星減速機(jī)當(dāng)中能夠有效幫助其完成相應(yīng)動作，加之其成本不高，也沒有較高的應(yīng)用限制，因此可以被廣泛推廣使用在行星減速機(jī)當(dāng)中，用于完成精度調(diào)節(jié)。但隨著行星減速機(jī)機(jī)型的逐漸高端化，成本也將逐漸增加，因此利用伺服控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)行星減速機(jī)精度還需得到進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)。

3 結(jié)束語

通過本文的分析研究，我們可以準(zhǔn)確了解到伺服控制系統(tǒng)確實能在一定程度上起到調(diào)節(jié)行星減速機(jī)精度的重要作用，并且利用伺服控制系統(tǒng)的成本相對低廉，具有良好的應(yīng)用價值。而未來行星減速機(jī)還有可能通過設(shè)計應(yīng)用嵌套模式強(qiáng)化自身控制和精度調(diào)節(jié)，即在主機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部嵌套伺服控制系統(tǒng)，以充分利用現(xiàn)有硬件的基礎(chǔ)上完成對行星減速機(jī)軟硬件的同時控制，從而幫助行星減速機(jī)有效實現(xiàn)高精度運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]范樹遷，張麗麗，王磊等.高精度伺服行星減速機(jī)測量系統(tǒng)[J].2011.

[2]張麗麗.精密行星伺服減速器靜態(tài)測試系統(tǒng)的開發(fā)[D].電子科技大學(xué)，2012.

[3]齊浩然，王曉玲，張林濤.RV精密減速器綜合參數(shù)測量機(jī)的研制[J].機(jī)械傳動，2016（06）：162-165.