使用功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)裝置的開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)，曾在硬線數(shù)控機(jī)床上得到廣泛應(yīng)用，20世紀(jì)70年代以后逐漸為閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)所取代?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)一些普通機(jī)床的數(shù)控化改造，仍在使用功率步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備繪圖機(jī)，多數(shù)也采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)繪圖筆。設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)要解決的問題是：傳動(dòng)計(jì)算、進(jìn)給指令的給定和步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，現(xiàn)分述如下。
圖1 開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)
1.步進(jìn)電機(jī)開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算
如圖1（a）所示為直線進(jìn)給系統(tǒng)，系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 （mm），決定于步進(jìn)電機(jī)的步距角。齒輪傳動(dòng)比i和滾珠絲杠的導(dǎo)程t（mm），其關(guān)系是
（1）
對(duì)于圖1（b）所示的圓周進(jìn)給系統(tǒng)，如數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，設(shè)脈沖當(dāng)量為 ，蝸桿為zk頭，蝸
輪為zw齒，則有
?。?）
步進(jìn)電機(jī)開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量一般取為0.01mm或0.001°，也有選用0.005～0.002mm或者0.005～0.002°的，脈沖當(dāng)量小，進(jìn)給位移的分辨率和精度就高，但是由于進(jìn)給速度(mm/min)或(mm/min)，在同樣的最高工作頻率f 時(shí)，δ越小則最大進(jìn)給速度值也越小。步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)給系統(tǒng)使用齒輪傳動(dòng)，不僅是為了求得所需的脈沖當(dāng)量，還有滿足結(jié)構(gòu)要求和增大轉(zhuǎn)矩的作用。
2.提高開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)位移精度的措施
開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的步距角精度，機(jī)械傳動(dòng)部件的精度，絲杠、支承的傳動(dòng)間隙及傳動(dòng)支承件的變形等，將直接影響進(jìn)給位移的精度，為了提高系統(tǒng)的精度，應(yīng)該適當(dāng)提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度，此外，還可采取各種精度補(bǔ)償措施。
傳動(dòng)間隙補(bǔ)償
在進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，提高傳動(dòng)元件的制造精度并采取消除傳動(dòng)間隙的措施，可以減小但不能完全消除傳動(dòng)間隙。由于間隙的存在，接受反向進(jìn)給指令后，最初的若干個(gè)指令脈沖只能起到消除間隙的作用，因此產(chǎn)生了傳動(dòng)誤差。傳動(dòng)間隙補(bǔ)償?shù)幕痉椒ㄊ牵寒?dāng)接受反向位移指令后，首先不向步進(jìn)電機(jī)輸送反向位移脈沖，而是由間隙補(bǔ)償電路或補(bǔ)償軟件發(fā)出一定數(shù)量的補(bǔ)償脈沖，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)越過傳動(dòng)間隙，然后再按指令脈沖使執(zhí)行部件作準(zhǔn)確的位移。
間隙補(bǔ)償脈沖的數(shù)目由實(shí)測(cè)決定，并作為參數(shù)存貯起來，接受反向指令信號(hào)后，每向步進(jìn)電機(jī)輸送1個(gè)補(bǔ)償脈沖的同時(shí)，將所存的補(bǔ)償脈沖數(shù)減1，直至存數(shù)為0時(shí)，發(fā)出補(bǔ)償完成信號(hào)，控制脈沖輸出門向步進(jìn)電機(jī)分配進(jìn)給指令脈沖。
螺距誤差補(bǔ)償
用螺距誤差補(bǔ)償電路或軟件補(bǔ)償?shù)姆椒?，可以補(bǔ)償滾珠絲杠的螺距累積誤差，以提高進(jìn)給位移精度。首先要實(shí)測(cè)執(zhí)行部件全行程的位移誤差，在累積誤差值達(dá)到一個(gè)位移脈沖當(dāng)量的位置處，用硬件（如行程開關(guān)和擋塊）或軟件（查找位移誤差表，確定誤差位置和誤差大?。┑姆椒?，發(fā)出一個(gè)正或負(fù)補(bǔ)償脈沖，使步進(jìn)電機(jī)少走或多走和誤差大小相同的步數(shù)，從而校正位移誤差。