CN110587552B - 旋转移动工作台 - Google Patents

旋转移动工作台 Download PDF

Info

Publication number
CN110587552B
CN110587552B CN201910847070.3A CN201910847070A CN110587552B CN 110587552 B CN110587552 B CN 110587552B CN 201910847070 A CN201910847070 A CN 201910847070A CN 110587552 B CN110587552 B CN 110587552B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fixed
workbench
positioning
rotary
piezoelectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910847070.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110587552A (zh
Inventor
王宏祥
张欣弛
王玉振
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaoning University of Technology
Original Assignee
Liaoning University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liaoning University of Technology filed Critical Liaoning University of Technology
Priority to CN201910847070.3A priority Critical patent/CN110587552B/zh
Publication of CN110587552A publication Critical patent/CN110587552A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110587552B publication Critical patent/CN110587552B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25H—WORKSHOP EQUIPMENT, e.g. FOR MARKING-OUT WORK; STORAGE MEANS FOR WORKSHOPS
    • B25H1/00—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25H—WORKSHOP EQUIPMENT, e.g. FOR MARKING-OUT WORK; STORAGE MEANS FOR WORKSHOPS
    • B25H1/00—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby
    • B25H1/14—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby with provision for adjusting the bench top

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)

Abstract

一种旋转移动工作台，包括离合装置、驱动装置、自锁装置、线性滑块、线性滑轨上自、直线型光栅尺B、圆环型光栅尺A，可旋转和移动的工作台通过螺钉固定在旋转圆环上。优点在于，改变了机械连接装置复杂、控制电路复杂、传动效率低、工作过程中摩擦较大等问题，结构更加合理，其所运用的压电陶瓷作为压电振子，形成扭转模态，在摩擦力的作用下，对能量的转化率高效，并进一步提升工作台的工作效率，提高了系统的定位精度和响应速度。

Description

旋转移动工作台
技术领域
本发明属于一种旋转移动工作台。
背景技术
企业生产过程中工作台起着巨大的作用，方便产品储运、运输和加工。而运输工作台就是实现产品的机械化、自动化运输和加工的保证。
各种工作台大致的原理是一样的，都是通过工作台上的限位或换向装置与换向开关接触来控制工作台的移动方向的。都是用弱电来控制强电。只不过数控的是通过反馈装置来完成的。都是电机（侍服电机或交直流电机）传递给丝杠（普通丝杠或滚珠丝杠），来完成工作台的运动的，传统的工作台工作原理比较简单，但是实现起来比较困难，因为涉及复杂的电路和复杂的机械结构。
例如普通机床工作台工作原理：主要用于机床加工工作平面使用，上面有孔和T型槽，用来固定工件，和清理加工时产生的铁屑。按JB/T7974-99标准制造，产品制成筋板式和箱体式，工作面采用刮研工艺，工作面上可加工V形、T型、U型槽和圆孔、长孔。它的控制装置把经过放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或者按照规定的轨迹做严格的相对运动使得加工件与加工刀具进行接触，进而加工出所需要的零件。机床控制装置特点：控制原理简单、机械连接装置复杂、控制电路复杂、传动效率低、工作过程中摩擦较大等特点。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述现有所存在的问题，提供改变了原有的工作台移动过程中的驱动方式，实现了工作台工作过程中对工件需要旋转和进行移动操作的要求，并且使工作台的移动精度和速度得到提升的一种旋转移动工作台。
本发明是这样实现的：支承座通过紧定螺钉B固定在工作台底座上，离合装置通过定位圆盘、定位螺栓B固定在支承座上，离合装置由接触板、定位螺帽B、定位套C、定位圆盘、压电陶瓷D连接构成。驱动装置由定位螺帽、垫片、压电陶瓷A、压电陶瓷B、定位套、驱动足、定位套、固定轴连接构成。驱动装置通过定位套、定位螺钉固定在定位盘上，定位盘与支承柱连接，支承柱上装有自锁装置，自锁装置由螺钉、弹簧、压电陶瓷组、螺栓连接构成。支承座下部固定在工作台底座上，支承座上部与线性滑轨连接，支承柱固定在线性滑块上，线性滑块可在线性滑轨上自由滑动，线性滑块下方装有直线型光栅尺B，支承轴通过定位螺钉B固定在定位盘上，支承轴上装有一对滑动轴承并用卡簧卡紧，滑动轴承的外圈安装固定在旋转圆环上，压电陶瓷C装在旋转圆环的沟槽内，旋转圆环外侧与驱动装置接触，旋转圆环外侧下方装有圆环型光栅尺A，可旋转和移动的工作台通过螺钉固定在旋转圆环上。
本发明的优点在于：
1.运用的压电陶瓷作为压电振子，当压电陶瓷A组通周期性交变的电信号，压电振子形成二阶弯曲振动模态，驱动足与压电振子接触，对压电振子施加压力，当给压电陶瓷B组通电，振子形成扭转模态，此时弯扭复合，在摩擦力的作用下，可以自由驱动足9来回移动。运用的压电陶瓷等新型材料其对能量的转化率高效，将之运用到旋转移动工作台上进一步提升工作台的工作效率。
2.结构紧凑，设计传动路线短，转矩密度大，低速大转矩，无需齿轮转速机构，大大减少了运动副的数量，可实现直接驱动。因此，相比之下大大减小了震动和噪声的影响、能量的损耗以及传动带来的误差等，大大提高了系统的定位精度和响应速度。
3、断电自锁，利用压电陶瓷的压电性能，设计了锁紧装置，一旦切断电源，锁紧装置立刻锁紧，响应快。
4、振子振动惯性小，响应快（毫秒级），具有较大的保持扭矩。由于该结构是基于压电效应，且振子（驱动装置）和驱动板之间采用摩擦传动，可以在毫秒之内从静止上升到稳定弯扭模态，并由于摩擦力的作用制动响应更快，同时，振子的数量可根据所需驱动力的大小增加或减少。
5、位置和速度控制性好，位移分辨率高。
附图说明
图1为弯扭复合振子驱动原理图；
图2的（a）、（b）、（c）、（d）为压电陶瓷片的极化方式；
图3本发明结构示意图；
图4为图3的左视图；
图5为图3的俯视图；
图6为驱动装置的结构示意图；
图7为离合装置的结构示意图；
图8为锁紧装置的示意图；
图9为光栅尺安装图；
图10为驱动器与压电陶瓷连接电路图。
图中1为工作台底座、2号为支承座、3为2条线性滑轨、4为两个线性滑块、5为4个支承柱、6为定位盘、7为2个定位套、8为8个定位螺钉A、9为驱动装置、10为可旋转和移动的工作台、11为旋转圆环、12为滑动轴承、13为卡簧、14为支承轴、15为离合装置、16为2组压电陶瓷C、17为4个定位螺钉B、18为光栅尺A、19为支承座、20为两个定位螺栓B、21为自锁装置、22为光栅尺B、23为定位圆盘、24为紧定螺钉B。
具体实施方式
下面结合附图详细说明：如图所示，为了方便描述工作原理，将驱动装置进行了简化，并将环形驱动足简化为单个齿形，如图1所示，当压电陶瓷A组通周期性交变的电信号，振子形成二阶弯曲振动模态，驱动足与振子接触，对振子施加压力，当给压电陶瓷B组通电，振子形成扭转模态，此时弯扭复合，在摩擦力的作用下，可以自由驱动动子来回移动。
支承座19通过紧定螺钉B24固定在工作台底座1上，离合装置15通过定位圆盘23、定位螺栓B20固定在支承座19上，离合装置15由接触板15-1、定位螺帽B15-2、定位套C15-3、定位圆盘23、压电陶瓷D15-5连接构成。驱动装置9由定位螺帽9-1、垫片9-2、压电陶瓷A9-3、压电陶瓷B9-4、定位套A9-5、驱动足9-6、定位套7、定位套B9-7、固定轴9-8连接构成。驱动装置9通过定位套7、定位螺钉A8固定在定位盘6上，定位盘6与支承柱5连接，支承柱5上装有自锁装置21，自锁装置21由螺钉21-1、弹簧21-2、压电陶瓷组21-3、螺栓21-4连接构成。支承座2下部固定在工作台底座1上，上支承座2部与线性滑轨3连接，支承柱5固定在线性滑块4上，线性滑块4可在线性滑轨3上自由滑动，线性滑块4下方装有直线型光栅尺B22，支承轴14通过定位螺钉B17固定在定位盘6上，支承轴14上装有一对滑动轴承12，并用卡簧13卡紧，滑动轴承12的外圈安装固定在旋转圆环11上，压电陶瓷C16装在旋转圆环11的沟槽内，旋转圆环11外侧与驱动装置9接触，旋转圆环11外侧下方装有圆环型光栅尺A18，可旋转和移动的工作台10通过螺钉固定在旋转圆环11上。
在电路图中，X1为驱动装置9上的压电陶瓷A组9-4，X2为驱动装置9上的压电陶瓷B组9-3。所用控制芯片为DSP56F801。通过光栅尺19将工作台行使的距离反馈给驱动器，驱动器通过自身程序来自动调节4路PWM输出幅值，来改变压电陶瓷的振动幅度，达到高精度控制工作台的运动。
工作台工作过程如下：当工作台不工作时，离合装置无电信号，处于收缩状态，与驱动装置分离，互不干扰，整个工作台在锁紧装置的控制下处于静止状态。
旋转运动：10工作台下端通过螺栓连接在下边的11旋转圆环上，11旋转圆环上装有压电陶瓷C16，当压电陶瓷C16通以电信号使其振动，会使11旋转圆环径向振动。对两边压电陶瓷A9-4和压电陶瓷B9-3通电信号使其振动，从而使驱动足弯扭模态，推动11旋转圆环进行旋转运动，使之可以旋转工作，通过18光栅尺A对工作台位移信号的反馈达到高精度控制工作台的移动。工作停止时，断电。压电陶瓷A，压电陶瓷C自然收缩，使驱动足和11旋转圆环断于接触，从而旋转运动停止。
直线运动：19支承座下部通过24螺钉与1基座进行固定，23定位圆盘上定位压电陶瓷D15-5，4线性滑轨通过螺钉固定于1基座，3滑块固定于2支承柱上，当给压电陶瓷D15-5电信号时，产生机械振动，使接触板径向扩充运动，给左右两边压电陶瓷A和压电陶瓷B通以相反方向的电信号，压电陶瓷A和压电陶瓷B进行弯扭接触到两边的接触板。10工作台产生沿着滑道前后的机械运动。通过22光栅尺B 对工作台位移信号的反馈达到高精度控制工作台的移动。电信号断开，21自锁装置启动从而停止运动。
对于压电陶瓷都是统一规格的，可以直接购买或者直接定制，只是它们在应用上有所不同，产生弯曲、扭转、拉伸（收缩），这与压电陶瓷片的极化方式、粘贴方式等有关，如图2所示。例如环形片状陶瓷片，两面各平均四等分，当在陶瓷片左右各四面接相反的电压时，会产生收缩或拉伸，如图2（b）所示；当在陶瓷片轴线方向上下各四面接相反的电压，接正极的方向陶瓷片膨胀，接负极方向陶瓷片收缩，两者共同作用产生弯曲，如图2（c）所示；扭转振动模态的压电陶瓷片要想激发出扭转振动，需要在压电陶瓷片上进行切向极化，将圆环形陶瓷片切片切成若干扇形，然后在切开的两个断面通电极化，如图2（d）所示。激振频率激振频率激振频率2×104～3×104HZ,电压10～80V。
压电陶瓷材料选择PZT-4的压电陶瓷，因其有较高的居里点和相变点，能保证大范围稳定，且介电损耗都相对较小，机电耦合系数较高，输出特性良好。
相关参数如表1、表2所示。

Claims (1)

1.一种旋转移动工作台,其特征在于，第一支承座(19)通过紧定螺钉B(24)固定在工作台底座(1)上，离合装置(15)通过定位圆盘(23)、定位螺栓B(20)固定在第一支承座(19)上，驱动装置(9)通过定位套(7)、定位螺钉A(8)固定在定位盘(6)上，定位盘(6)与支承柱(5)连接，支承柱(5)上装有自锁装置(21)，第二支承座(2)下部固定在工作台底座(1)上，第二支承座(2)上部与线性滑轨(3)连接，支承柱(5)固定在线性滑块(4)上，线性滑块(4)可在线性滑轨(3)上自由滑动，线性滑块(4)下方装有直线型光栅尺B(22)，支承轴(14)通过定位螺钉B(17)固定在定位盘(6)上，支承轴(14)上装有一对滑动轴承(12)，并用卡簧(13)卡紧，滑动轴承(12)的外圈安装固定在旋转圆环(11)上，压电陶瓷C(16)装在旋转圆环(11)的沟槽内，旋转圆环(11)外侧与驱动装置(9)接触，旋转圆环(11)外侧下方装有圆环型光栅尺A(18)，可旋转和移动的工作台(10)通过螺钉固定在旋转圆环(11)上。
CN201910847070.3A 2019-09-09 2019-09-09 旋转移动工作台 Active CN110587552B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910847070.3A CN110587552B (zh) 2019-09-09 2019-09-09 旋转移动工作台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910847070.3A CN110587552B (zh) 2019-09-09 2019-09-09 旋转移动工作台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110587552A CN110587552A (zh) 2019-12-20
CN110587552B true CN110587552B (zh) 2023-08-11

Family

ID=68858116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910847070.3A Active CN110587552B (zh) 2019-09-09 2019-09-09 旋转移动工作台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110587552B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111912358B (zh) * 2020-08-27 2024-06-04 浙江工业大学 一种高精度倾角传感器标定装置及其控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4492356A (en) * 1982-02-26 1985-01-08 Hitachi, Ltd. Precision parallel translation system
JPH0691458A (ja) * 1992-09-11 1994-04-05 Jiro Otsuka 超精密レベル出し装置とその使用方法
JP2001268955A (ja) * 2000-03-22 2001-09-28 Nikon Corp 振動モータ、位置決め装置および振動モータの制御方法
CN102490020A (zh) * 2011-11-18 2012-06-13 江苏大学 一种简易精密位移台
CN102744716A (zh) * 2011-07-29 2012-10-24 沈阳大学 超声波高精度直线工作台
CN107520826A (zh) * 2017-09-19 2017-12-29 苏州迈客荣自动化技术有限公司 一种具有报警功能的微动平台
EP3488974A1 (de) * 2017-11-23 2019-05-29 HILTI Aktiengesellschaft Selbstausrichtende werkzeugführung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4492356A (en) * 1982-02-26 1985-01-08 Hitachi, Ltd. Precision parallel translation system
JPH0691458A (ja) * 1992-09-11 1994-04-05 Jiro Otsuka 超精密レベル出し装置とその使用方法
JP2001268955A (ja) * 2000-03-22 2001-09-28 Nikon Corp 振動モータ、位置決め装置および振動モータの制御方法
CN102744716A (zh) * 2011-07-29 2012-10-24 沈阳大学 超声波高精度直线工作台
CN102490020A (zh) * 2011-11-18 2012-06-13 江苏大学 一种简易精密位移台
CN107520826A (zh) * 2017-09-19 2017-12-29 苏州迈客荣自动化技术有限公司 一种具有报警功能的微动平台
EP3488974A1 (de) * 2017-11-23 2019-05-29 HILTI Aktiengesellschaft Selbstausrichtende werkzeugführung

Also Published As

Publication number Publication date
CN110587552A (zh) 2019-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101795088B (zh) 多足直线压电驱动器与工作台
US4999536A (en) Vibrator-type actuator
CN102366897B (zh) 夹紧装置
CN107186304B (zh) 多工具电极同步旋转放电加工多微细孔的振动辅助装置及其应用
CN110587552B (zh) 旋转移动工作台
Shinno et al. XY-θ nano-positioning table system for a mother machine
JP2013223406A (ja) 振動子、振動波駆動装置及び振動子の製造方法
CN102324867B (zh) 使用复合弯振双足直线超声振子的直线平台
CN108387474A (zh) 超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备
CN210909864U (zh) 旋转移动工作台
US20220097194A1 (en) Magnetic field-assisted vibratory finishing device for minute structure and finishing method
CN113695993A (zh) 一种振动辅助激光磁流变复合抛光装置
CN113263234A (zh) 放电补偿间隙的放电铣削复合刀具
CN210927483U (zh) 压电驱动双速工作台
WO2006022236A1 (ja) 加振装置
CN209736652U (zh) 一种快速伺服刀架
CN110661446A (zh) 压电驱动双速工作台
CN102407357B (zh) 组合镗床
KR101112690B1 (ko) 마이크로 선반용 공구 모듈 및 이를 구비하는 마이크로 선반
CN207937296U (zh) 一种超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备
CN211029839U (zh) 波发生器用装配装置
CN109495011B (zh) 一种弧形振子直线型压电电机及其驱动方法
CN112821800A (zh) 基于超声振动减摩现象箝位式压电步进电机及电激励方法
Wu et al. A new centerless grinding technique without employing a regulating wheel
CN209818594U (zh) 一种压电式精密制动器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant