CN101206481A - 基于双直线电机的高速高精度微冲压驱动系统 - Google Patents
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Abstract
基于双直线电机的高速高精度微冲压驱动系统，它涉及一种微型零件高速高精度微冲压成形驱动设备。本发明可解决传统成形设备的驱动装置，无法满足零件微塑性成形的问题。两个机架(2)与底座(1)的左、右端固接，两个支架(3)与两个机架(2)固接，滑块(8)装在两个支架(3)之间，滑块(8)的前、后端对称设置有直线电机(4)，直线电机(4)的初级(14)与支架(3)固接，直线电机(4)的次级(13)与滑块(8)固接，滑块(8)上固装有四条导轨(5)，导轨(5)与导轨滑块(6)的导轨滑槽(11)滑动配合，导轨滑块(6)与支架(3)固接，四条导轨(5)的正上方设置有与支架(3)固接的气动制动器(7)，光栅尺(9)固装在滑块(8)上，光栅尺探头(10)靠近光栅尺(9)设置且固装在机架(2)上。本发明能实现低成本、大批量微塑性零件成形。
Description
技术领域
本发明涉及一种微型零件高速高精度微冲压成形驱动设备。
背景技术
微塑性成形的零件几何尺寸非常微小，对成形设备的运动速度、定位精度和成形效率提出了很高要求，而且要求设备能够实现位移和成形力的精确控制。传统成形设备的驱动装置，已经无法满足微塑性成形的需要。例如，曲柄驱动设备由于具有固定位移-时间特性，而且不能对压力进行自动控制；液压和气压驱动设备尽管能够满足这些要求，却不能实现快的冲压频率；压电驱动成形系统尽管响应速度快，输出力和工作行程也是可以调节的，但是压电陶瓷的输出位移量较小，不能满足冲压成形的需要。这就需要针对微塑性成形的特点采用新的驱动方式，来研制微塑性成形设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于双直线电机的高速高精度微冲压驱动系统，它可解决传统成形设备的驱动装置，无法满足零件微塑性成形的问题。
本发明包括底座、两个机架、两个支架；所述两个机架的下端分别与底座的上端面的左端和右端固接，两个支架前后并列设置在两个机架之间且分别与两个机架固接；本发明还包括两个直线电机、四条导轨、八个导轨滑块、四个制动器以及滑块、光栅尺和光栅尺探头；所述滑块装在两个支架之间，滑块的前端和后端对称设置有一个直线电机，每个直线电机的初级与相邻的支架固接，每个直线电机的次级与滑块固接，滑块的前端面上和后端面上左右对称分别固装有沿纵向设置的导轨，每条导轨与相应的两个导轨滑块的两个导轨滑槽滑动配合，每个导轨滑块与相邻的支架固接，四条导轨的正上方设置有与相邻支架固接的制动器，光栅尺固装在滑块的左侧面或右侧面上，光栅尺探头靠近光栅尺设置且固装在相邻的机架上。
本发明具有以下有益效果：本发明在系统整体构形设计上，采用双直线电机直接驱动，除了具有曲柄压力机优点的同时，还具有速度-位移精确可控的特性。更重要的优点是速度快、定位精度高，同时还可避免产生偏载力矩，获得更高的运行速度和精度，同时提高了系统的使用寿命。本发明能够实现微型零件的精密微塑性成形，系统的测量和控制精度高。该系统适用于体积微塑性成形、精密微冲裁以及微拉深成形等多种工艺，能够实现低成本、大批量和多种类型的微塑性零件成形，在微电子、微机械以及MEMS(微机电系统)等多个领域有着广泛的应用前景。
附图说明
图1本发明的主视图，图2是图1的A-A剖面图；图3是图2的B-B剖面图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图3说明本实施方式，本实施方式由底座1、两个机架2、两个支架3、两个直线电机4、四条导轨5、八个导轨滑块6、四个制动器7以及滑块8、光栅尺9和光栅尺探头10组成；所述两个机架2的下端分别与底座1的上端面的左端和右端固接，两个支架3前后并列设置在两个机架2之间且分别与两个机架2固接，两个支架3作为两个直线电机4的支撑件；所述滑块8装在两个支架3之间，滑块8的前端和后端对称设置有一个直线电机4，可以获得良好的加速性能和较大的输出载荷，并能保证输出力的中心和设备的中心一致，避免产生偏心载荷，每个直线电机4的初级14与相邻的支架3固接，直线电机4的初级14是固定不动的，可减少运动部件的质量，每个直线电机4的次级13与滑块8固接，直线电机4的次级13相对于直线电机4的初级运动，同时带动滑块8在竖直方向上运动，滑块8的前端面上和后端面上左右对称分别固装有沿纵向设置的导轨5，每条导轨5与相应的两个导轨滑块6的两个导轨滑槽11滑动配合，可以获得高的导向精度，每个导轨滑块6与相邻的支架3固接，四条导轨5的正上方设置有与相邻支架3固接的制动器7，可实现对滑块8的制动，光栅尺9固装在滑块8的左侧面或右侧面上，光栅尺探头10靠近光栅尺9设置且固装在相邻的机架2上，用以测量滑块8的运动位移；所述制动器7采用气动制动器。
本实施方式的系统的输出位移是0～200mm，最大输出载荷大于5kN，位移精度为5um。直线电机选择西门子的1FN3300型；导轨选择日本THK的HSR35；气动制动器使用德国的ZIMMER的产品；光栅尺和光栅尺探头选择德国Heidenhain公司生产的LC183型产品。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的滑块8的上端面上与中心轴线左右对称位置处设置有两个纵向减重通孔12。如此设置，可获得好的加速性能，在相同力的作用下，运动部分质量越轻越好。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
本发明系统的工作过程是：为了保证两个直线电机运动的同步性，两个直线电机采用一套控制器来控制。根据具体的成形工艺制定出直线电机运动轨迹，即直线电机输出位移-时间曲线，直线电机控制器按照运动轨迹来控制直线电机的运动。运动开始时，气动制动器松开，失去对导轨的制动作用，滑块在直线电机的次级驱动下自由滑动，直线电机能够以较大的加速度减速或加速做直线运动，也可以在某一范围内做高速往复运动。当在需要时，撤掉气压，气动制动器抱紧导轨，对导轨起到制动作用，滑块不能运动。光栅尺随滑块一起运动，光栅尺探头通过检测光栅尺的位置信息来检测滑块的位置，并将滑块位置信息反馈给直线电机控制器，实现直线电机的闭环控制。直线电机控制器可以根据工作需要控制直线电机停在某一位置。若设备较长时间不用时，可以使用气动制动器将滑块固定住。
Claims (2)
1.一种基于双直线电机的高速高精度微冲压驱动系统，它包括底座(1)、两个机架(2)、两个支架(3)；所述两个机架(2)的下端分别与底座(1)的上端面的左端和右端固接，两个支架(3)前后并列设置在两个机架(2)之间且分别与两个机架(2)固接；其特征在于它还包括两个直线电机(4)、四条导轨(5)、八个导轨滑块(6)、四个制动器(7)以及滑块(8)、光栅尺(9)和光栅尺探头(10)；所述滑块(8)装在两个支架(3)之间，滑块(8)的前端和后端对称设置有一个直线电机(4)，每个直线电机(4)的初级(14)与相邻的支架(3)固接，每个直线电机(4)的次级(13)与滑块(8)固接，滑块(8)的前端面上和后端面上左右对称分别固装有沿纵向设置的导轨(5)，每条导轨(5)与相应的两个导轨滑块(6)的两个导轨滑槽(11)滑动配合，每个导轨滑块(6)与相邻的支架(3)固接，四条导轨(5)的正上方设置有与相邻支架(3)固接的制动器(7)，光栅尺(9)固装在滑块(8)的左侧面或右侧面上，光栅尺探头(10)靠近光栅尺(9)设置且固装在相邻的机架(2)上。
2.根据权利要求1所述的基于双直线电机的高速高精度微冲压驱动系统，其特征在于在所述滑块(8)的上端面上与中心轴线左右对称位置处设置有两个纵向减重通孔(12)。
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