CN106849481B - 一种高速运动装置及其使用控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速运动装置及其使用控制方法，其中，所述装置包括由外向内依次设置的壳体、直线电机及主轴箱，所述主轴箱上端连接有一被动输出的高速气缸；所述直线电机包括：磁板及线圈，所述磁板及线圈二者之任一设置于壳体，二者之另一设置于主轴箱。本发明所提供的装置，使得高速运动装置不仅能够在直线电机的驱动下，实现高运动速度及高加速度；且可通过被动输出的高速气缸对快速下降的主轴箱提供拉力、以对其进行适当的速度减缓、并防止其失控甩出，而对快速上升的主轴箱提供推力、以减轻直线电机的负荷；解决了现有技术中伺服电机驱动结构速度、加速度性能不足的问题。

Description

一种高速运动装置及其使用控制方法

技术领域

本发明涉及一种高速运动装置及其使用控制方法，尤其涉及的是一种依靠直线电机驱动而高速气缸被动输出联合作用的高速运动装置及其使用控制方法。

背景技术

随着工业技术的不断发展，高精度运动平台在精密制造、检测等领域发挥越来越重要的作用。

高精密运动平台对于定位精度、速度和加速度等方面性能要求越来越高，这些都对平台的设计和运动控制系统的实现提出了更大的挑战。

现有技术所采用的伺服电机加滚珠丝杠的驱动结构已难以满足要求，而直线电机伺服系统由于其结构优势，更能满足高速、高加速度的场合。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高速运动装置及其使用控制方法，旨在解决现有技术中伺服电机驱动结构速度、加速度性能不足的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高速运动装置，其中，所述高速运动装置包括：

由外向内依次设置的壳体、直线电机及主轴箱，所述主轴箱上端连接有一被动输出的高速气缸；

所述直线电机包括：磁板及线圈，所述磁板及线圈二者之任一设置于壳体，二者之另一设置于主轴箱。

优选方案中，所述的高速运动装置，其中，所述主轴箱包括箱体，设置于箱体内的主轴，以及设置于箱体外的若干个滑轨；

所述壳体内侧设置有若干个与所述滑轨适配的导向块。

优选方案中，所述的高速运动装置，其中，所述壳体上端面设置有一用于钳制滑轨的滑轨钳制器。

优选方案中，所述的高速运动装置，其中，所述壳体一侧设置有一滑座，所述滑座连接有一气缸托架，所述气缸托架设置有一通孔，所述高速气缸的输出轴穿过通孔连接于主轴箱。

优选方案中，所述的高速运动装置，其中，所述气缸托架包括：

横向设置、且与所述滑座可拆卸连接的滑座连接部；

横向设置、用于承载高速气缸的气缸承载部；

以及纵向设置、两端分别与所述滑座连接部及气缸承载部连接的纵向承接部。

优选方案中，所述的高速运动装置，其中，所述壳体包括：

与所述滑座固定连接的底板，所述底板两端分别设置有垂直连接于其端面的第一固定板及第二固定板；所述第一固定板及第二固定板背离底板一端连接有一、与底板平行的连接板。

优选方案中，所述的高速运动装置，其中，所述主轴外侧设置有一冷却水道。

优选方案中，所述的高速运动装置，其中，所述冷却水道呈扁平状，缠绕于所述主轴。

一种如上任意一项所述高速运动装置的使用控制方法，其中，主轴箱在直线电机的驱动下沿壳体做直线运动；当其下降时、带动高速气缸输出轴下降、并使高速气缸产生输出气阻，当其上升时、所产生的输出气阻对其提供上升助力、以减轻直线电机负荷。

与现有技术相比，本发明所提供的高速运动装置，由于采用了由外向内依次设置的壳体、直线电机及主轴箱，主轴箱上端连接有一被动输出的高速气缸；直线电机中磁板及线圈二者之任一设置于壳体，二者之另一设置于主轴箱。使得高速运动装置不仅能够在直线电机的驱动下，实现高运动速度及高加速度；且可通过被动输出的高速气缸对快速下降的主轴箱提供拉力、以对其进行适当的速度减缓、并防止其失控甩出，而对快速上升的主轴箱提供推力、以减轻直线电机的负荷；解决了现有技术中伺服电机驱动结构速度、加速度性能不足的问题。

附图说明

图1是本发明中高速运动装置较佳实施例的第一视角结构示意图。

图2是本发明中高速运动装置较佳实施例的第二视角结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种高速运动装置及其使用控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供了一种高速运动装置，其包括：由外向内依次设置的壳体200、直线电机300及主轴箱100，所述主轴箱100上端连接有一被动输出的高速气缸13；所述直线电机300包括：如图2所示，磁板8及线圈9，所述磁板8及线圈9二者之任一设置于壳体200，二者之另一设置于主轴箱100；所述主轴箱100在直线电机300的驱动下向下运动时，带动高速气缸13的输出轴向外伸出，并与气缸壁形成输出气阻；而其在直线电机300的驱动下向上运动时，所形成输出气阻慢慢释放，并成为主轴箱100上升的助力，起到减轻直线电机300负荷的作用。

本发明较佳实施例中，所述被动输出是指气缸与主轴箱100连接，但并不带动其进行移动，反而在其带动下、输出轴沿高速气缸13轴向伸出，此处与现有技术中对于气缸的运用并不相同。而选用高速气缸13是因为主轴箱100在直线电机300的带动下运动速度极快，若使用压缩弹簧等结构，很容易被损毁，而高速气缸13无论其从密封性还是输出轴的运动速度、使用要求等各方面都能够满足主轴箱100的运动要求。

与现有技术中通过伺服电机驱动、而利用滚珠丝杠导向不同的是，本发明所提供的高速运动装置采用直线电机300，利用其结构优势，达到更高运动速度及加速度；同时利用活塞原理，采用被动输出的高速气缸13，对快速下降的主轴箱100提供拉力、以对其进行适当的速度减缓、并防止其失控甩出，而对快速上升的主轴箱100提供推力、以减轻直线电机300的负担。

具体实施时，所述主轴箱100包括箱体6，如图2所示，设置于箱体6内的主轴，以及设置于箱体6外的若干个滑轨7；所述壳体200内侧设置有若干个与所述滑轨7适配的导向块。

所述壳体200包括：与所述滑座1固定连接的底板2，所述底板2两端分别设置有垂直连接于其端面的第一固定板4及第二固定板；所述第一固定板4及第二固定板背离底板2一端连接有一、与底板2平行的连接板5。

所述滑座1上设置有用于对底板2进行限位的压块3，如图2所示。

所述滑轨7设置有四个，四个滑轨7分别固定连接于箱体6四角朝向壳体200一侧，具体的是朝向于所述第一固定板4及第二固定板的侧面。滑轨7两侧设置有卡入导向块的滑动槽、而其面向导向块一面设置有若干个沉头孔，箱体6在与沉头孔相对应的位置则设置有螺纹孔，箱体6与滑轨7通过沉头螺栓连接。

箱体6朝向第一固定板4及第二固定板一侧设置有一用于容纳磁板8的凹槽，而磁板8一面呈平面、与箱体6贴合，另一面两侧各设有一L型连接槽，两个连接槽分别连通有两个沉头孔，磁板8通过该四个沉头孔固定于箱体6。

需注意的是，直接电机的设置个数可根据主轴箱100的行程进行适应性调整，因此，具体数目本发明在此不做限定。

本发明进一步的较佳实施例中，所述壳体200上端面设置有一用于钳制滑轨7的滑轨钳制器11，具体地，其设置于第二固定板；所述滑轨钳制器11及所述第二固定板之间设置有一钳制器连接板10。

本发明进一步的较佳实施例中，所述壳体200一侧设置有一滑座1，所述滑座1连接有一气缸托架12，所述气缸托架12设置有一通孔，所述高速气缸13的输出轴穿过通孔连接于主轴箱100。

气缸托架12的设置可让高速气缸13的位置变得更为灵活，且通孔的设置可保证输出轴的运动方向，进而提高主轴进行零件加工时的加工精度。

本发明进一步的较佳实施例中，所述气缸托架12包括：横向设置、且与所述滑座1可拆卸连接的滑座1连接部；横向设置、用于承载高速气缸13的气缸承载部；以及纵向设置、两端分别与所述滑座1连接部及气缸承载部连接的纵向承接部。

设置滑座1连接部、气缸承载部及纵向承接部，是为了保证气缸的运动空间、放置其与气缸托架12产生碰撞。

本发明进一步的较佳实施例中，所述主轴外侧设置有一冷却水道。

本发明进一步的较佳实施例中，所述冷却水道呈扁平状，缠绕于所述主轴。

本发明较佳实施例中，在进行高速运动装置安装时，首先应分别将主轴箱100及壳体200进行装配；其次将穿过气缸托架12的高速气缸13连接于主轴箱100；再次分别将磁板8及线圈9分别固定于主轴箱100及壳体200；然后将主轴箱100通过滑轨7与导向块的配合插入壳体200；最后分别将气缸托架12及壳体200固定连接于滑座1。

本发明另一较佳实施例中，其装配方法为：首先安装滑轨7在箱体6上，调整好安装要求精度，其次安装装磁板8（左右对称）、线圈9（左右对称）于固定板（左右两侧分别对应于第一固定板及第二固定板）上，然后通过连接板5、底板2与之进行连接；

然后将以上装配好的结构整体固定安装于滑座1上，并调整压块3；

然后锁固气缸托架12在滑座1上，并安装高速气缸13与气缸托架12；

最后将钳制器连接板10安装于底板2上，并连接滑轨钳制器13。

一种如上任意一项所述高速运动装置的使用控制方法，其中，主轴箱100在直线电机300的驱动下沿壳体200做直线运动；当其下降时、带动高速气缸13输出轴下降、并使高速气缸13产生输出气阻，当其上升时、所产生的输出气阻对其提供上升助力、以减轻直线电机负荷。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种高速运动装置，其特征在于，所述高速运动装置包括：

由外向内依次设置的壳体、直线电机及主轴箱，所述主轴箱上端连接有一被动输出的高速气缸，所述主轴箱上升时，所述高速气缸用以为所述主轴箱提供推力；所述主轴箱下降时，所述高速气缸用以为所述主轴箱提供拉力；

所述直线电机包括：磁板及线圈，所述磁板及线圈二者之任一设置于壳体，二者之另一设置于主轴箱；

所述主轴箱包括箱体，设置于箱体内的主轴，以及设置于箱体外的若干个滑轨；

所述壳体内侧设置有若干个与所述滑轨适配的导向块；

所述壳体上端面设置有一用于钳制滑轨的滑轨钳制器；

所述壳体一侧设置有一滑座，所述滑座连接有一气缸托架，所述气缸托架设置有一通孔，所述高速气缸的输出轴穿过通孔连接于主轴箱；

所述气缸托架包括：

横向设置且与所述滑座可拆卸连接的滑座连接部；

横向设置且用于承载高速气缸的气缸承载部；

以及纵向设置且两端分别与所述滑座连接部及气缸承载部连接的纵向承接部；

所述壳体包括：

与所述滑座固定连接的底板，所述底板两端分别设置有垂直连接于其端面的第一固定板及第二固定板；所述第一固定板及第二固定板背离底板一端连接有一与底板平行的连接板。

2.根据权利要求1所述的高速运动装置，其特征在于，所述主轴外侧设置有一冷却水道。

3.根据权利要求2所述的高速运动装置，其特征在于，所述冷却水道呈扁平状，缠绕于所述主轴。

4.一种如权利要求1至3任意一项所述高速运动装置的控制方法，其特征在于，主轴箱在直线电机的驱动下沿壳体做直线运动；当主轴箱下降时带动高速气缸输出轴下降并使高速气缸产生输出气阻；当主轴箱上升时，高速气缸所产生的输出气阻对其提供上升助力以减轻直线电机负荷。