CN101666859B - 一种双直线电机驱动进给机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双直线电机高速驱动进给机构。它通过横梁与两条X方向直线导轨上滑座的两个铰接点与一个直线位移的组合，形成了横梁的自适应转角功能。本发明主要解决现有的技术的双直线电机驱动进给机构在进行测试时，存在机械结构对测试运动的干涉等技术问题，它具有自适应转角功能，并适用于直线电机高速性能的检测要求，包括加减速性能、静态与动态的高速响应性能、定位精度、重复定位精度、双直线电机同步控制精度与温度场分布等方面的检测。

Description

一种双直线电机驱动进给机构

技术领域

本发明涉及一种双直线电机高速驱动进给机构，尤其是一种双铰接式龙门框架组合结构的双直线电机驱动进给机构。

背景技术

目前世界上高速加工技术成为近些年发展迅速的主要技术之一，直线电机开始作为高速进给系统出现在加工中心中。由于直接驱动进给系统具有传统进给系统无法比拟的优点和潜力，再次受到各国的重视。基于直线电机的驱动进给系统作为一种机电系统，将机械结构简单化，电气控制复杂化，符合现代机电技术的发展趋势。一方面，国内研究直线电机的应用，特别是机床进给系统中的直线伺服电机的研究应用还处于起步阶段，和国外的差距较大。另一方面，直线电机与其它机床关键功能部件，例如滚珠丝杆、伺服电机等不同，它并不能通过选购合适的部件直接安装在机床上，即可提高机床的工作性能，直线电机的应用对机床其他基础部件的结构设计具有较大的影响，例如产生的电磁吸引力、发热引起的热误差以及由于高速运动对结构刚性的高要求等，这些影响都需要进行深入的实验研究，方能充分了解其性能，这样直线电机才能在机床上得到正确的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双直线电机高速驱动进给机构，主要解决现有的技术的双直线电机驱动进给机构在进行测试时，存在机械结构对测试运动的干涉等技术问题，它具有自适应转角功能，并适用于直线电机高速性能的检测要求，包括加减速性能、静态与动态的高速响应性能、定位精度、重复定位精度、双直线电机同步控制精度与温度场分布等方面的检测。

为实现上述发明目的，本发明是这样实现的：

一种双直线电机高速驱动进给机构，其特征在于：它通过横梁与两条X方向直线导轨上滑座的两个铰接点与一个直线位移的组合，形成了横梁的自适应转角功能。

所述的双直线电机高速驱动进给机构，其特征在于：该机构包括基础床身及安装在基础床身二侧的二组X方向运动的滑座，二滑座下安装X方向直线电机，二滑座与固定在基础床身上的X方向直线导轨连接，二滑座在X方向直线电机的驱动下可在X方向直线导轨上平行的运动；二滑座上分别固定有铰接式横梁座板，铰接式横梁座板通过轴承支撑能绕垂直于二滑座的轴线旋转；横梁的一端与第一铰接式横梁座板固定，在横梁的中部至横梁的另一端安装有直线位移导轨，第二铰接式横梁座板与固定在横梁上的直线位移导轨连接；横梁上安装有一套可Y方向直线电机驱动在Y方向直线导轨上运动的Z向电主轴，Z向电主轴在Z方向的运动则由Z向伺服电机进行驱动；基础床身上配置有两组工作台，作为实现两种不同测试方式的实验平台，其中，主工作台覆盖了双X轴同步+Y轴插补的联动区域，辅助工作台覆盖了滑座双直线插补的联动区域。

所述的双直线电机高速驱动进给机构，其特征在于：所述的横梁为一矩形箱体机构。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过2个铰接点与一个直线位移的组合，形成了横梁的自适应转角功能，应用这一机构组合而成的实验装置能对直线电机进行各种形式的高速性能检测，包括加减速性能检测、静态与动态的高速响应性能、定位精度、重复定位精度、双直线电机同步控制精度、温度场检测等的检测。

2、本发明针对双直线电机及高速直线进给驱动实验装置的要求，形成了一套双铰接式龙门框架组合结构，以适用对直线电机进给系统进行不同方式的测试研究。通过这一结构可使整个实验装置在进行测试时不必进行机械上的调整，就可实现直线电机的单轴，双轴及多轴的单动、联动以及同步等的测试研究，而不存在机械结构对测试运动的干涉。

附图说明

图1是本发明的正视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明的俯视图(双X轴同步+Y轴的插补联动)；

图4是本发明的俯视图(滑座双直线插补联动)。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

请参阅图1-4，本发明公开了一种具有双铰接式龙门框架组合结构的双直线电机高速驱动进给机构。如图所示：它包括基础床身1，二滑座21、22，X方向直线电机3，X方向直线导轨4，铰接式横梁座板51、52，横梁6，直线位移导轨7，Z向电主轴8，Y方向直线电机9，Y方向直线导轨10，Z向伺服电机11，主工作台12，辅助工作台13。

基础床身1的中间部分是主工作台12，主工作台的两侧各安装一套2根X方向的直线导轨4，在2根直线导轨之间布置有直线电机的次级线圈。二滑座21、22下方安装有直线电机的初级线圈，且与直线导轨4的滑块连接在一起。滑座21、22可分别在X方向直线电机3的驱动下，在基础床身的两侧的X方向直线导轨4上作直线运动。滑座21、22的顶面分别安装有铰接式横梁座板51、52，滑座21顶面安装的铰接式横梁座板51与横梁6的一端固定连接，滑座22顶面安装的铰接式横梁座板51与安装在横梁6中部至横梁另一端的直线位移导轨7连接。整个横梁6与铰接式横梁座板51、52通过2个铰接点与一个直线位移的组合，横梁能够自动适应调整，消除了横梁6对两组滑座21、22机械连接后的干涉影响，使两组滑座21、22能在两台直线电机的驱动下，以不同的运行速度，不同的相对位置，进行模拟机床运动的状态，来测试直线电机的性能。

两组滑座21、22上分别固定有铰接式横梁座板51、52，铰接式横梁座板51、52通过轴承支撑能绕垂直于两组滑座21、22的轴线旋转。

两组铰接式横梁座板51、52与横梁6连接，构成类似龙门框架样结构形式。横梁6的一端与铰接式横梁座板51固定，在横梁的中部至横梁的另一端安装有直线位移导轨7，另一个铰接式横梁座板52与固定在横梁上的直线位移导轨7连接。整个横梁6与铰接式横梁座板51、52通过2个铰接点与一个直线位移的组合，可使两组滑座21、22在不同速度，不同的相对位置状态下运行，横梁6能够自动适应调整，并能依据两组滑座21、22的插补联动运行，形成其相应的运行轨迹。

横梁6相对于铰接式横梁座板5为不对称安装。横梁6上安装有一套Z向电主轴8，Z向电主轴8在横梁上的Y方向运动，是由Y方向直线电机9驱动的，Z向电主轴8固定在横梁6上的Y方向直线导轨10上，沿着Y方向运动。Z向电主轴8在Z方向的运动则由伺服电机11进行驱动。

整个双直线电机及高速直线进给驱动实验装置，通过双铰接式龙门框架结构的不同组合，可实现两种不同的实验测试方式，当Z向电主轴8运动在横梁Y方向的滑座21、22区间内，并设定滑座21、22在直线电机的同步驱动下运动，且横梁的Y运动方向与滑座21、22的运动方向垂直，此时Z向电主轴8的运动轨迹就在双X轴同步+Y轴的插补联动区域内。当Z向电主轴8走出双滑座区间运动至横梁的右端并固定(此时Y方向无运动)，并分别设定滑座21、22在各自直线电机的直线插补驱动下运动，此时由于二滑座21、22相隔固定的间距，横梁与横梁座板通过2个铰接点与一个直线位移的组合形成了类似的连杆机构，Z向电主轴8的运动轨迹就在滑座双直线插补联动区域内。

床身是双直线电机及高速直线进给驱动实验装置的基础，床身上配置有两组工作台，作为实现两种不同测试方式的实验平台，主工作台12覆盖了双X轴同步+Y轴插补的联动区域，辅助工作台13覆盖了滑座双直线插补的联动区域。

这种具有双铰接式龙门框架组合结构的双直线电机高速驱动进给机构，通过2个铰接点与一个直线位移的组合，形成了横梁的自适应转角功能。应用这一机构组合而成的实验装置能对直线电机进行各种形式的高速性能检测，包括加减速性能检测、静态与动态的高速响应性能、定位精度、重复定位精度、双直线电机同步控制精度、温度场分布等方面的检测。

Claims (2)

1.一种双直线电机高速驱动进给机构，其特征在于：它通过横梁与两条X方向直线导轨上滑座的两个铰接点与一个直线位移的组合，形成了横梁的自适应转角功能；该机构具体结构包括基础床身(1)及安装在基础床身(1)二侧的二组X方向运动的滑座(21、22)，二滑座(21、22)下安装X方向直线电机(3)，二滑座(21、22)与固定在基础床身(1)上的X方向直线导轨(4)连接，二滑座(21、22)在X方向直线电机(3)的驱动下可在X方向直线导轨(4)上平行的运动；二滑座(21、22)上分别固定有铰接式横梁座板(51、52)，铰接式横梁座板(51、52)通过轴承支撑能绕垂直于二滑座(21、22)的轴线旋转；横梁(6)的一端与第一铰接式横梁座板(51)固定，在横梁(6)的中部至横梁的另一端安装有直线位移导轨(7)，第二铰接式横梁座板(52)与固定在横梁(6)上的直线位移导轨(7)连接；横梁(6)上安装有一套可Y方向直线电机(9)驱动在Y方向直线导轨(10)上运动的Z向电主轴(8)，Z向电主轴(8)在Z方向的运动则由Z向伺服电机(11)进行驱动；基础床身(1)上配置有两组工作台，作为实现两种不同测试方式的实验平台，其中，主工作台(12)覆盖了双X轴同步+Y轴插补的联动区域，辅助工作台(12)覆盖了滑座双直线插补的联动区域。

2.根据权利要求1所述的双直线电机高速驱动进给机构，其特征在于：所述的横梁(6)为一矩形箱体机构。

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