CN101508081A - 一种机床静压导轨直线电机进给装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机床静压导轨直线电机进给装置，包括上垫板(7)和下垫板(1)，上垫板(7)和下垫板(1)之间采用静压导轨滑动，在两根圆柱静压导轨之间的下垫板(1)上安装有直线电机初级线圈(3)，在上垫板(7)上安装有与直线电机初级线圈(3)对应的直线电机次级线圈(4)，或在两根圆柱静压导轨之间的下垫板(1)上安装有直线电机次级线圈(4)，在上垫板(7)上安装有与直线电机次级线圈(4)对应的直线电机初级线圈(3)，上垫板(7)和下垫板(1)之间采用光栅扫描单元(8)、光栅刻度尺(9)和电感式传感器(10)进行精密进给和定位控制。本发明是一种结构简单、无机械传动、进给精度高、无磨损、高刚性、高灵敏度的机床静压导轨直线电机进给装置。

Description

一种机床静压导轨直线电机进给装置
技术领域
本发明涉及一种机床静压导轨直线电机进给装置，解决现存机床进给系统结构复杂、难调整、刚性差、重复定位精度差、进给精度差、难维护的问题，该装置主要用于各种数控机床进给系统，特别是磨床进给系统，属制造技术领域。
背景技术
传统的数控机床进给装置采用伺服电机驱动滚珠丝杆(或梯形丝杆)进给，导轨采用滚珠直线导轨或一般“V”“一”滑动导轨。这种进给装置存在以下问题：1、结构复杂；2、传动误差大；3、进给灵敏度差；4、抗振性能差；5、刚性差；6、丝杆、螺母易磨损；7、传动系统误差难以补偿一致；8、装配精度高、难装配。因此，对现有数控机床进给系统及装置加以改进。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有数控机床进给系统及装置的不足提供一种结构简单、无机械传动、进给精度高、无磨损、高刚性、高灵敏度的机床静压导轨直线电机进给装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供的机床静压导轨直线电机进给装置，包括上垫板和下垫板，所述的上垫板和下垫板之间采用静压导轨滑动，在所述的两根圆柱静压导轨之间的下垫板上安装有直线电机初级线圈，在所述的上垫板上安装有与所述的直线电机初级线圈对应的直线电机次级线圈，或在所述的两根圆柱静压导轨之间的下垫板上安装有直线电机次级线圈，在所述的上垫板上安装有与所述的直线电机次级线圈对应的直线电机初级线圈，所述的直线电机初级线圈和所述的直线电机次级线圈之间留有0.1-1毫米间隙，所述的上垫板和下垫板之间采用光栅扫描单元、光栅刻度尺和电感式传感器进行精密进给和定位控制。
所述的静压导轨是在所述的下垫板上安装有4个静压导轨支承座，在所述的4个静压导轨支承座上安装有2根圆柱静压导轨，在所述的圆柱静压导轨上安装有4个静压轴承，所述的静压轴承通过与它联接的轴承座与所述的上垫板联接。
所述的静压导轨是矩形、平面形和/或“V”形。
所述的光栅扫描单元安装在所述的上垫板上，所述的光栅刻度尺和电感式传感器安装在所述的下垫板上。
采用上述技术方案的机床静压导轨直线电机进给装置，设计一种圆柱静压导轨，直线电机组成的进给装置，由控制系统通过光栅控制进给速度、加速度、精度和位置，实现高精度、高刚性和高灵敏度进给，该进给装置通电后，在磁场的作用下，产生推力，其推力可推动上垫板相对下垫板之间产生位移，位移的速度、加速度、位移量、位移的位置均通过光栅加以控制。在上垫板上安装砂轮或刀具，则构成砂轮精密进给系统或刀具精密进给系统。本发明采用2根圆柱轴、4个静压轴承，组成的静压导轨，在外界压力油进入进油通道后，油液经过轴承外表面和套筒组成的节流器，然后进入油腔，产生静压，在静压力的作用下轴承联同上垫板一起浮起，使轴承和圆柱不产生金属接触。
本发明的工作原理是：液体静压支承原理，电磁场工作原理、光电控制原理三种原理的综合技术，经过设计组成一个进给装置，按照上述结构工作原理设计制作进给系统解决了原机床进给系统结构复杂、装配难度大、复定位精度差、灵敏度低、抗振性能差、刚性差的问题，提高了机床进给系统刚度、灵敏度、精度。
本发明的显著特点是：
1、设有由支座，圆柱(导轨)、轴承(静压)、油路组成的静压导轴，实现了无金属接触、无磨损、高刚性、高灵敏度、由于油路是密封的不易产生油水混合，提高了进给系统的精度和刚性。
2、设置于静压导轨中间下垫板上的直线电机初级线圈和上垫板上的直线电机次级线圈，在初级线圈和次级线圈之间留有0.1-1毫米间隙，直线电机通电后在磁场的作用下产生推动力，该力的传递无机械传动、无磨损、效率高、反馈速度快、加速度大，是其他进给装置无法比拟的。
3、由扫描单元、光栅刻度尺、电感式传感器组成的光栅控制装置，对直线电机进给速度、加速度和位置可进行精密控制，大大提高了进给系统精度，重复定位精度和可靠性。
综上所述，本发明是一种结构简单、无机械传动、进给精度高、无磨损、高刚性、高灵敏度的机床静压导轨直线电机进给装置。
附图说明
图1是本发明的轴向结构示意图；
图2是本发明的径向结构示意图；
图3是本发明的圆柱静压导轨结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不局限于实施例所描述的范围。
本发明采用静压轴承支承，直线电机驱动、光栅控制组成的进给系统。从图1、图2和图3可以看出，在机床进给的床身上安装有下垫板1，在下垫板1上安装有4个静压导轨支承座2，在4个静压导轨支承座2上安装有2根圆柱静压导轨5，在圆柱静压导轨5上安装有4个静压轴承6，静压轴承6通过与它联接的轴承座与上垫板7联接。在两根圆柱静压导轨5之间的下垫板1上安装有直线电机初级线圈3，在上垫板7上安装有与直线电机初级线圈3对应的直线电机次级线圈4，在直线电机初级线圈3和直线电机次级线圈4之间保留有0.1-1毫米间隙。在上垫板7的侧面安装有光栅扫描单元8，在下垫板1的侧面安装有与光栅扫描单元8对应的光栅刻度尺9和电感式传感器10。
从图1、图2和图3可以看出，上垫板7和下垫板1之间采用光栅扫描单元8、光栅刻度尺9和电感式传感器10进行精密进给和定位控制。直线电机初级线圈3和直线电机次级线圈4之间有0.1-1毫米的间隙，直线电机通电后，在直线电机初级线圈3和直线电机次级线圈4之间产生电磁场，电磁场的推力作用在上垫板7和下垫板1的圆柱静压导轨5和静压轴承6上，使上垫板7相对下垫板1产生位移(相对运动)，位移的速度和距离长短由光栅控制。该进给装置由直线电机直接驱动、无任何变速装置和机械传动装置，无传动误差和机械传动摩擦，实现了零传动。该进给装置采用静压支承，4个静压轴承6在外界经静压进油11和静压回油12供给高压油后，压力油经节流器进入静压轴承6的轴承油腔，在静压作用下静压轴承6在圆柱静压导轨5上浮起，使圆柱静压导轨5和静压轴承6之间产生一层压力油膜，这层油膜将静压轴承6和圆柱静压导轨5隔开，使圆柱静压导轨5和静压轴承6之间不发生金属接触，这样静压轴承6和圆柱静压导轨5不发生磨损，由于油的阻尼小，进给灵敏度高，该进给装置采用光栅控制进给位置、速度、加速度和距离，提高了进给精度、速度和重复定位精度。
静压导轨可以是矩形、平面形和/或“V”形，直线电机次级线圈4可以安装在下垫板1上，直线电机初级线圈3可以安装在上垫板7上。

Claims (4)

1、一种机床静压导轨直线电机进给装置，包括上垫板(7)和下垫板(1)，其特征在于：所述的上垫板(7)和下垫板(1)之间采用静压导轨滑动，在所述的两根圆柱静压导轨之间的下垫板(1)上安装有直线电机初级线圈(3)，在所述的上垫板(7)上安装有与所述的直线电机初级线圈(3)对应的直线电机次级线圈(4)，或在所述的两根圆柱静压导轨之间的下垫板(1)上安装有直线电机次级线圈(4)，在所述的上垫板(7)上安装有与所述的直线电机次级线圈(4)对应的直线电机初级线圈(3)，所述的上垫板(7)和下垫板(1)之间采用光栅扫描单元(8)、光栅刻度尺(9)和电感式传感器(10)进行精密进给和定位控制。
2、根据权利要求1所述的机床静压导轨直线电机进给装置，其特征在于：所述的静压导轨是在所述的下垫板(1)上安装有4个静压导轨支承座(2)，在所述的4个静压导轨支承座(2)上安装有2根圆柱静压导轨(5)，在所述的圆柱静压导轨(5)上安装有4个静压轴承(6)，所述的静压轴承(6)通过与它联接的轴承座与所述的上垫板(7)联接。
3、根据权利要求1所述的机床静压导轨直线电机进给装置，其特征在于：所述的静压导轨是矩形、平面形和/或“V”形。
4、根据权利要求1、2或3所述的机床静压导轨直线电机进给装置，其特征在于：所述的光栅扫描单元(8)安装在所述的上垫板(7)上，所述的光栅刻度尺(9)和电感式传感器(10)安装在所述的下垫板(1)上。
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