CN105068505A - 精密位移驱动进给机构及其组合、刀具 - Google Patents
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Abstract
精密位移驱动进给机构及其组合、刀具。本发明提供了一种精密位移驱动进给机构，包括驱动体和移动体，所述驱动体与移动体之间形成磁控制回路，所述移动体的磁极方向与移动体的表面垂直，移动体在驱动体的磁控力作用下移动。所述电磁体与移动体的N极和/或S机之间形成控制回路。同时提供了基于上述精密位移驱动进给机构的组合式精密位移驱动进给机构及刀具。本发明具有结构简单、质量轻便的特点，实现对移动体移动行程的精确控制，满足现代工业对精密控制的需求。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域的进给机构，具体地，涉及一种精密位移驱动进给机构及其组合、刀具。
背景技术
位移进给机构主要应用于机械加工中对刀具的控制，通过进给机构的伸缩位移对刀具的加工深度进行调节。现有的位移进给机构，通常采用电机进行控制，这种结构导致现有的位移进给机构通常存在如下缺陷：
1、驱动力不足；
2、结构安装复杂；
3、不便于根据需要进行驱动力和驱动力控制调节；
由于上述缺陷，现有的位移进给机构通常无法满足现代工业对精密控制及加工的需求。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种精密位移驱动进给机构及其组合、刀具。
根据本发明的一个方面，提供了一种精密位移驱动进给机构，包括驱动体和移动体，所述驱动体与移动体之间形成磁控制回路，所述移动体的磁极方向与移动体的表面垂直，移动体在驱动体的磁控力作用下移动。
优选地，所述驱动体包括一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括两组电磁线圈以及连接于两组电磁线圈之间的导通线圈，所述电磁体与移动体的N极和/或S机之间形成控制回路；多组电磁体对称均布于移动体的两侧或串联设置于移动体的一侧。
优选地，所述电磁线圈和导通线圈均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，所述电磁线圈的铁芯与导通线圈的铁芯之间导通。
优选地，所述驱动体包括一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，多组电磁体对称均布于移动体的两侧或串联设置于移动体的一侧，且分别独立。
优选地，所述移动体采用如下任一种结构：
-包括至少一个永磁体薄板结构，其中每一个永磁体薄板结构均包括位移输出轴以及设置于位移输出轴内部的一个或多个永磁体，永磁体薄板结构设置于驱动体的两侧或驱动体的中间，并在驱动体的磁控力作用下直线运动；多个永磁体串联设置于位移输出轴的内部；
-包括刚性体以及与刚性体拼接后形成圆盘结构的扇形永磁体，所述圆盘结构在驱动体的磁控力作用下旋转运动；所述扇形永磁体的顶角α＜180°。
优选地，所述精密位移驱动进给机构还包括如下任一个或任多个部件：
-壳体，所述驱动体和移动体设置于壳体的内部，所述壳体的一端设有用于移动体的外端(输出端)伸出的通孔；
-回位弹簧，所述回位弹簧的一端连接于移动体的内端，所述回位弹簧的另一端固定。
-导向机构，所述导向机构用于限制永磁体薄板结构移动体的位移输出方向。
优选地，所述导向机构设置于如下任一个位置或任多个位置：
-所述导向机构设置于永磁体薄板结构移动体的外部，并在初始状态下位于永磁体薄板结构移动体的靠近两端部位置处；
-所述导向机构设置于电磁线圈的铁芯与永磁体薄板结构移动体之间；
-所述导向机构设置于永磁体薄板结构移动体与壳体之间。
根据本发明的第二个方面，提供了一种组合式精密位移驱动进给机构，包括多个依次连接的上述精密位移驱动进给机构，形成具有多自由度的组合式精密位移驱动进给结构。
优选地，多个精密位移驱动进给机构采用如下任一种连接结构：
-多个精密位移驱动进给机构的移动体通过外部刚性体依次连接，多个精密位移驱动进给机构的驱动体通过内部刚性体依次连接，所述外部刚性体和内部刚性体同轴设置且两者之间设有间隙，所述移动体和驱动体分别嵌设于外部刚性体和内部刚性体侧壁上；所述外部刚性体和内部刚性体在移动体和驱动体之间的磁场力作用下相对运动；
-多个精密位移驱动进给机构串联设置和/或并联设置。
优选地，所述外部刚性体与内部刚性体之间设有滑块机构。
根据本发明的第三个方面，提供了一种刀具，包括上述精密位移驱动进给机构以及设置于精密位移驱动进给机构的外端上的刀头；多个精密位移驱动进给机构之间串联设置和/或并联设置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用励磁场对移动体的移动进行控制，对移动行程的控制更为精确；同时，移动体的磁极方向垂直于移动体具有最大表面积的表面，即，驱动体与移动体的N极和/或S极均能够形成磁控制回路，磁力的强度是原磁力强度的两倍。
2、当驱动体为1个时，适用于行程较小的可控滑台；当驱动体为多个时，适用于行程较大的可控滑台；对多个驱动体依次通断电，实现对移动行程的精确控制，且运动平稳性更强；
3、通过回位弹簧和/或导向装置对移动体的行程进行限制，实现移动体的精确位移；
4、本发明结构简单、质量轻，满足现代工业对精密控制的需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例1结构示意图；
图2为本发明实施例1工作状态示意图，其中，(a)为初始状态，(b)为移动状态；
图3为本发明实施例2结构示意图；
图4为本发明实施例3结构示意图；
图5为本发明实施例3工作状态示意图，其中，(a)为左移状态，(b)为初始状态，(c)为右移状态；
图6为本发明实施例4结构示意图；
图7为本发明实施例5结构示意图；
图8为本发明实施例6结构示意图；
图9为本发明实施例7结构示意图，其中，(a)为剖面图，(b)为俯视图；
图10和图11为本发明实施例8结构示意图；
图12和图13为本发明实施例9结构示意图；
图14为本发明实施例10结构示意图，其中，(a)为剖面图，(b)为侧视图；
图15为本发明实施例11结构示意图。
图中：1为驱动体，2为移动体，3为壳体，4为回位弹簧，5为导向机构，6为刀头。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种精密位移驱动进给机构，包括驱动体和移动体，所述驱动体与移动体之间形成磁控制回路，所述移动体的磁极方向与移动体的表面(具有最大表面积的表面)垂直，移动体在驱动体的磁控力作用下移动。
进一步地，所述驱动体包括两组电磁体，其中每一组电磁体均包括两组电磁线圈以及连接于两组电磁线圈之间的导通线圈，所述电磁体与移动体的N极和S机之间形成控制回路；两组电磁体对称布置于移动体的两侧。
进一步地，所述电磁线圈和导通线圈均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，所述电磁线圈的铁芯与导通线圈的铁芯之间导通。
进一步地，所述移动体包括一个永磁体薄板结构，其中，永磁体薄板结构包括位移输出轴以及设置于位移输出轴内部的一个永磁体，永磁体薄板结构设置于驱动体的中间，并在驱动体的磁控力作用下直线运动。
进一步地，本实施例提供的精密位移驱动进给机构，还可以包括如下任一个或任多个部件：
-壳体，所述驱动体和移动体设置于壳体的内部，所述壳体的一端设有用于移动体的外端(输出端)伸出的通孔；
-回位弹簧，所述回位弹簧的一端连接于移动体的内端，所述回位弹簧的另一端固定。
-导向机构，所述导向机构用于限制永磁体薄板结构移动体的位移输出方向。
进一步地，所述导向机构设置于永磁体薄板结构移动体的外部，并在初始状态下位于永磁体薄板结构移动体的靠近两端部位置处。
如图2(a)和图2(b)所示，本实施例提供的精密位移驱动进给机构，其工作原理为：
初始状态下，回位弹簧处于松弛状态，此时的移动体，其外端(输出端)永磁体至少部分未处于电磁体内；对电磁体施加交变电流，使电磁体产生磁场，移动体的外端永磁体在磁场的斥力作用下向内端方向移动，弹簧被压缩，当永磁体移动到两组电磁体的中心位置时断电，移动体在弹簧弹力作用下向外端方向移动，完成移动体的伸缩动作。
在本实施例中，由于电磁体与永磁体的N极和S极之间均能够形成磁控制回路，因此，本实施例中永磁体的控制磁力强度相比现有技术(永磁体磁极方向与永磁体轴心方向一致)，磁力强度增大一倍，但结构仍然简单紧凑，具有明显的效果。
在本实施例中，移动体中永磁体的长度可以任意设置。
实施例2
如图3所示，本实施例为实施例1的变化例，与实施例1的区别在于，本实施例提供的导向机构设置于电磁线圈的铁芯与移动体之间。
本实施例的工作原理与实施例一致，此处不再赘述。
实施例3
如图4所示，本实施例为实施例2的变化例，与实施例2的区别在于，本实施例提供的电磁体为一组，设置于移动体的一侧，且取消了回位弹簧。
如图5(a)至图5(c)所示，在本实施例中，电磁线圈与永磁体的S极(或N极)之间形成磁控制回路。初始状态下，永磁体位于电磁体的中心位置，向电磁体施加交变电流，使电磁体产生磁场，移动体在磁场的斥力作用下左右移动。
实施例4
如图6所示，本实施例为实施例1的变化例，与实施例1的区别在于，本实施例提供的驱动体采用一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈；多组电磁体之间串联或并联设置，且分别独立。
实施例5
如图7所示，本实施例为实施例4的变化例，与实施例4的区别在于，实施例的导向机构设置于移动体的上下两侧，本实施例的导向机构设置于移动体的外侧(与驱动体相远离的一侧)。
实施例6
如图8所示，本实施例为实施例4的变化例，在本实施例中，导向机构嵌入电磁体的铁芯中。
实施例7
如图9(a)所示，本实施例提供了一种精密位移驱动进给机构，该精密位移驱动进给机构在实施例1的基础上，将移动体设计为如下结构：
如图9(b)所示，所述移动体包括刚性体以及与刚性体拼接后形成圆盘结构的扇形永磁体，所述圆盘结构在驱动体的磁控力作用下旋转运动；所述扇形永磁体的顶角α＜180°。
本实施例的工作原理与实施例1相似，区别仅在于：实施例为直线运动，而本实施例提供的移动体在控制磁力的作用下进行旋转运动。
实施例8
如图10和图11所示，本实施例为实施例1的变化例，与实施例1的区别在于，本实施例提供的移动体，其位移输出轴的内部设有多个永磁体，与永磁体相对应地，驱动体也设置有多个，形成多个电磁永磁复合驱动输出的位移驱动进给机构，磁力累加，能够实现大位移的输出。
实施例9
如图12和图13所示，本实施例为实施例1的变化例，与实施例1的区别在于，移动体采用多组，其中每一个移动体的位移输出轴内部均串联有多个永磁体；与永磁体相对应地，相邻两组移动体之间设有多个串联的驱动体，形成多个电磁永磁复合驱动输出的位移驱动进给机构，磁力累加，能够实现大位移的输出。
在本实施例中，将导向机构设置于移动体的外侧，即，导向机构设置于移动i与壳体之间，由于驱动体与移动体直接具有磁场力，将导向机构设置于移动体的外侧，导向力向中间施加，能够有效避免移动体的偏移。
实施例10
本实施例提供了一种组合式精密位移驱动进给机构，包括多个依次连接的实施例1至实施例9中任一项所述的精密位移驱动进给机构，形成具有多自由度的组合式精密位移驱动进给结构。
进一步地，多个精密位移驱动进给机构采用如下任一种连接结构：
-多个精密位移驱动进给机构的移动体通过外部刚性体依次连接，多个精密位移驱动进给机构的驱动体通过内部刚性体依次连接，所述外部刚性体和内部刚性体同轴设置且两者之间设有间隙，所述移动体和驱动体分别嵌设于外部刚性体和内部刚性体侧壁上，所述外部刚性体和内部刚性体在移动体和驱动体之间的磁场力作用下相对运动，如图14(a)和图14(b)所示；
其中，外部刚性体和内部刚性体可以采用任一形状的管体结构(例如圆形或方形)，外部刚性体和内部刚性体之间还可以设置滑块机构，使外部刚性体和内部刚性体之间的相对运动更加顺畅。
-多个精密位移驱动进给机构串联设置和/或并联设置。
实施例11
如图15所示，本实施例提供了一种刀具，包括实施例1至实施例9中任一项所述的精密位移驱动进给机构以及设置于精密位移驱动进给机构的外端上的刀头；多个精密位移驱动进给机构之间串联设置和/或并联设置。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种精密位移驱动进给机构，其特征在于，包括驱动体和移动体，所述驱动体与移动体之间形成磁控制回路，所述移动体的磁极方向与移动体的表面垂直，移动体在驱动体的磁控力作用下移动。
2.根据权利要求1所述的精密位移驱动进给机构，其特征在于，所述驱动体包括一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括两组电磁线圈以及连接于两组电磁线圈之间的导通线圈，所述电磁体与移动体的N极和/或S机之间形成控制回路；多组电磁体对称均布于移动体的两侧或串联设置于移动体的一侧。
3.根据权利要求2所述的精密位移驱动进给机构，其特征在于，所述电磁线圈和导通线圈均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，所述电磁线圈的铁芯与导通线圈的铁芯之间导通。
4.根据权利要求1所述的精密位移驱动进给机构，其特征在于，所述驱动体包括一组或多组电磁体，其中每一组电磁体均包括铁芯以及缠绕于铁芯外部的线圈，多组电磁体对称均布于移动体的两侧或串联设置于移动体的一侧，且分别独立。
5.根据权利要求1所述的精密位移驱动进给机构，其特征在于，所述移动体采用如下任一种结构：
-包括至少一个永磁体薄板结构，其中每一个永磁体薄板结构均包括位移输出轴以及设置于位移输出轴内部的一个或多个永磁体，永磁体薄板结构设置于驱动体的两侧或驱动体的中间，并在驱动体的磁控力作用下直线运动；多个永磁体串联设置于位移输出轴的内部；
-包括刚性体以及与刚性体拼接后形成圆盘结构的扇形永磁体，所述圆盘结构在驱动体的磁控力作用下旋转运动；所述扇形永磁体的顶角α＜180°。
6.根据权利要求5所述的精密位移驱动进给机构，其特征在于，所述精密位移驱动进给机构还包括如下任一个或任多个部件：
-壳体，所述驱动体和移动体设置于壳体的内部，所述壳体的一端设有用于移动体的外端伸出的通孔；
-回位弹簧，所述回位弹簧的一端连接于移动体的内端，所述回位弹簧的另一端固定。
-导向机构，所述导向机构用于限制永磁体薄板结构移动体的位移输出方向。
7.根据权利要求6所述的精密位移驱动进给机构，其特征在于，所述导向机构设置于如下任一个位置或任多个位置：
-所述导向机构设置于永磁体薄板结构移动体的外部，并在初始状态下位于永磁体薄板结构移动体的靠近两端部位置处；
-所述导向机构设置于电磁线圈的铁芯与永磁体薄板结构移动体之间；
-所述导向机构设置于永磁体薄板结构移动体与壳体之间。
8.一种组合式精密位移驱动进给机构，其特征在于，包括多个依次连接的权利要求1至7中任一项所述的精密位移驱动进给机构，形成具有多自由度的组合式精密位移驱动进给结构；多个精密位移驱动进给机构采用如下任一种连接结构：
-多个精密位移驱动进给机构的移动体通过外部刚性体依次连接，多个精密位移驱动进给机构的驱动体通过内部刚性体依次连接，所述外部刚性体和内部刚性体同轴设置且两者之间设有间隙，所述移动体和驱动体分别嵌设于外部刚性体和内部刚性体侧壁上；所述外部刚性体和内部刚性体在移动体和驱动体之间的磁场力作用下相对运动；
-多个精密位移驱动进给机构串联设置和/或并联设置。
9.根据权利要求8所述的组合式精密位移驱动进给机构，其特征在于，所述外部刚性体与内部刚性体之间设有滑块机构。
10.一种刀具，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的精密位移驱动进给机构以及设置于精密位移驱动进给机构的外端上的刀头；多个精密位移驱动进给机构之间串联设置和/或并联设置。
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Effective date of registration: 20180709 Address after: 211100 Jiangning Science Park Road 9, Jiangning District, Nanjing, Jiangsu Patentee after: NANJING JINCHENG MIKUNI MACHINERY & ELECTRONICS CO.,LTD. Address before: Room 402, room 811, 64, Dongchuan Road, Minhang District, Shanghai Patentee before: Yang Bintang |
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Effective date of registration: 20210201 Address after: Room 402, No.64, Lane 811, Dongchuan Road, Minhang District, Shanghai Patentee after: Yang Bintang Address before: 211100 Jiangning Science Park Road 9, Jiangning District, Nanjing, Jiangsu Patentee before: NANJING JINCHENG MIKUNI MACHINERY & ELECTRONICS Co.,Ltd. |
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