RU2472606C2 - Координатный стол - Google Patents
Координатный стол Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472606C2 RU2472606C2 RU2010148326/02A RU2010148326A RU2472606C2 RU 2472606 C2 RU2472606 C2 RU 2472606C2 RU 2010148326/02 A RU2010148326/02 A RU 2010148326/02A RU 2010148326 A RU2010148326 A RU 2010148326A RU 2472606 C2 RU2472606 C2 RU 2472606C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- guides
- carriage
- modules
- inductor
- armature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Linear Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к высокоточным координатным устройствам на линейных электродвигателях. Координатный стол содержит модули продольного и поперечного перемещения. Каждый из них выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих, и привода каретки, выполненного в виде линейного электродвигателя, содержащего якорь с электромагнитными модулями и индуктор, выполненный в виде магнитной дороги из постоянных магнитов. Индуктор каждого из модулей расположен между направляющими соответствующего модуля и скреплен с соответствующим основанием, а якорь - с кареткой. Направляющие каретки выполнены в виде роликовых дорожек, ориентированных в направлениях свободного перемещения модулей. Направляющие качения и ролики роликовых дорожек развернуты под углом к горизонтальным поверхностям кареток зеркально по отношению друг к другу, а в качестве линейного двигателя использован двигатель с двумя вертикально установленными магнитными дорогами, а якорь с электромагнитными модулями выполнен из двух жестко связанных вертикально установленных и направленных к магнитным дорогам блоков. Роликовые дорожки могут быть установлены под углом 135°-175° к горизонтальным поверхностям кареток. Повышается точность позиционирования стола. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двухкоординатным устройствам на линейных электродвигателях с программным управлением, и может быть использовано в прецизионных станках и других высокоточных координатных устройствах.
Известен координатный стол, который может быть использован в прецизионных станках [1, 2], который содержит основание и параллельные направляющие, закрепленные вдоль противоположных сторон основания, портал, установленный с возможностью реверсивного перемещения по направляющим, головку с рабочим органом, установленную с возможностью реверсивного перемещения вдоль портала, средства перемещения портала и головки с рабочим органом, которые выполнены в виде линейных электродвигателей, и программный блок управления. В конструкции основания использованы опорные бруски из гранита, базальта или подобных горных пород, а индукторы линейных электродвигателей снабжены трехсторонними аэростатическими опорами.
К недостаткам известных технических решений следует отнести громоздкость и сложность, которые обусловлены использованием в конструкции элементов из горных пород и трехсторонних аэростатических опор. Кроме того, координатное устройство с аэростатическими опорами не обладает высокой грузоподъемность, необходимую во многих станках с механической обработкой сложных и крупных деталей, а портальная конструкция может привести к возникновению погрешностей позиционирования вследствие упругих и температурных деформаций портала в процессе работы станка, в том числе при изменении температурных условий. Портал и направляющие с линейным электродвигателем, расположенные в рабочем пространстве, ограничивают технологические возможности координатного стола и усложняют его наладку и эксплуатацию.
Известен крестовой стол [3], содержащий модули продольного и поперечного перемещения, каждый из которых выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих, и привода каретки, выполненного в виде линейного электродвигателя и индуктором и якорем, где индуктор каждого из модулей скреплен с соответствующим основанием, якорь - с кареткой, а индуктор линейного электродвигателя каждого из модулей расположен между направляющими соответствующего модуля, причем каретки модулей продольного и поперечного перемещения скреплены между собой.
Недостатком данного крестового стола является недостаточная грузоподъемность и, соответственно, точность позиционирования обрабатываемых на столе изделий из-за влияния на опоры разнонаправленных динамических нагрузок, приводящих к нормальным и тангенциальным смещениям в опорах. Кроме того, т.к. каретки модулей продольного и поперечного перемещения скреплены между собой, электромагнитные катушки якоря, скрепленного с кареткой верхнего модуля, необходимо устанавливать вдоль всего пути движения индуктора, что усложняет и удорожает конструкцию.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является координатный стол [4], содержащий модули продольного и поперечного перемещения, каждый из которых выполнен в виде основания с линейными шариковыми направляющими, каретки, размещенной на направляющих, и привода каретки, выполненного в виде линейного синхронного электродвигателя, содержащего якорь с электромагнитными модулями и индуктор, выполненный в виде магнитной дороги из постоянных магнитов, где индуктор каждого из модулей скреплен с соответствующим основанием, якорь - с кареткой, а индуктор линейного электродвигателя каждого из модулей расположен между направляющими соответствующего модуля.
Несмотря на то что по сравнению с аналогами данный координатный стол обладает более широкими функциональными возможностями, более технологичен в исполнении и повышает долговечность работы, он имеет следующие недостатки:
- недостаточную грузоподъемность и жесткость конструкции из-за использования шариковых опор в направляющих;
- недостаточную точность позиционирования стола при значительных динамических нагрузках в поперечных по отношению к линейным шариковым направляющим направлениях.
Техническим результатом изобретения являются увеличение грузоподъемности и надежности изделия, а также повышение точности позиционирования стола в условиях повышенных динамических нагрузок.
Сущность изобретения заключается в том, что в известном координатном столе, содержащем модули продольного и поперечного перемещения, каждый из которых выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих, и привода каретки, выполненного в виде линейного синхронного электродвигателя, содержащего якорь с электромагнитными модулями и индуктор, выполненный в виде магнитной дороги из постоянных магнитов, где индуктор каждого из модулей скреплен с соответствующим основанием, якорь - с кареткой, а индуктор линейного электродвигателя каждого из модулей расположен между направляющими соответствующего модуля, направляющие каретки одного или обоих модулей выполнены в виде роликовых дорожек, ориентированных в направлениях свободного перемещения модулей, где направляющие качения и ролики роликовых дорожек развернуты под углом к горизонтальным поверхностям кареток зеркально по отношению друг к другу, а в качестве линейного синхронного двигателя применен двигатель, в котором использованы две вертикально установленные магнитные дороги, а якорь с электромагнитными модулями выполнен из двух жестко связанных вертикально установленных и направленных к магнитным дорогам блоков. Кроме того, углы установки роликовых дорожек по отношению к горизонтальным поверхностям кареток равны и находятся в диапазоне от 135° до 175°. Диапазон выбран исходя из следующего. Если углы принимают значение 135°, то обеспечивается баланс реакций опор на вертикально и горизонтально направленные нагрузки со стороны подвижных конструкций координатного стола. Увеличивая углы до значения 175°, увеличиваем тем самым значения реакций опор на вертикальные нагрузки, что необходимо для обеспечения более высокой грузоподъемности. Углы большие, чем 175°, не играют существенной роли по сравнению с прототипом. Таким образом, большие значения углов необходимы для больших значений веса установленных на координатном столе изделий. А меньшие значения углов предпочтительны для столов с высокими значениями динамических нагрузок. Конкретные оптимальные значения могут быть выявлены экспериментально.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан координатный стол с разрезом модуля продольного перемещения, на фиг.2 - координатный стол с разрезом модуля поперечного перемещения, а на фиг.3 - поперечный разрез линейных роликовых направляющих с векторными диаграммами сил реакции пор.
Координатный стол, содержит модули 1 и 2 продольного и поперечного перемещения (см. фиг.1 и 2). Каждый из модулей 1 и 2 содержит основания 3 и 4, соответственно, с двумя роликовыми направляющими 5 и 6, 7 и 8 каждый, каретки 9 и 10, соответственно, размещенных на направляющих 5 и 6, 7 и 8 модулей 1 и 2, соответственно. Приводы кареток 9 и 10 выполнены в виде линейных синхронных электродвигателей 11 и 12, в которых в индукторах использованы по две вертикально установленные магнитные дороги 13 и 14, 15 и 16, а якоря 17 и 18 с электромагнитными модулями выполнены из двух жестко связанных вертикально установленных и направленных к магнитным дорогам 13 и 14, 15 и 16 блоков 19 и 20, 21 и 22, соответственно. Магнитные дороги 13 и 14, 15 и 16 индукторов каждого из линейных электродвигателей 11 и 12 скреплены с соответствующими основаниями 3 и 4 модулей 1 и 2. Якоря 17 и 18 скреплены, соответственно, с каретками 9 и 10, а индукторы линейных электродвигателей 11 и 12 каждого из модулей 1 и 2 расположены между направляющими 5 и 6, 7 и 8 соответствующих модулей. Направляющие 5 и 6, 7 и 8 кареток 9 и 10 выполнены в виде роликовых дорожек, ориентированных в направлениях свободного перемещения модулей, где направляющие качения и ролики 23 и 24 роликовых дорожек развернуты под углом к горизонтальным поверхностям кареток зеркально по отношению друг к другу (см. фиг.3). Причем что углы α1 и α2 установки роликовых дорожек по отношению к горизонтальным поверхностям кареток равны и находятся в диапазоне от 135° до 175°. Система кабель-каналов, датчики контроля линейных перемещений линейных электродвигателей и программный блок управления линейными электродвигателями на рисунках не показаны.
Координатный стол работает следующим образом.
По сигналу программного блока управления (на рисунках не показан) одновременно и согласованно запитываются обмотки управления блоков 19, 20 и 21, 22 якорей 17 и 18, соответственно, линейных электродвигателей 11 и 12. При этом электрические токи, протекая по обмоткам управления блоков 19, 29 и 21, 22, создают магнитные потоки, которые замыкаются через магнитопроводы статора и ротора, соответственно продольного и поперечного модулей координатного стола (фиг.1 и 2). Эти магнитные потоки, взаимодействуя, соответственно, с потоками возбуждения постоянных магнитов магнитных дорог 13 и 14, 15 и 16, электродвигателей 11 и 12, создают тяговые усилия блоков 19 и 20, 21 и 22, передаваемые от якорей 17 и 18 на каретки 9 и 10 продольного 1 и поперечного 2 модулей координатного стола. Под воздействием соответствующего тягового усилия каретка 9, с которой скреплено основание 4 модуля 2 поперечного перемещения, по роликовым направляющим 5 и 6 перемещается в продольном направлении. Соответственно, в продольном направлении перемещается весь модуль 2 поперечного перемещения. Под воздействием соответствующего тягового усилия каретка 10 модуля 2 поперечного перемещения, по роликовым направляющим 7 и 8 перемещается в поперечном направлении. Верхняя поверхность каретки 10 модуля 2 поперечного перемещения является рабочей поверхностью, на которую устанавливается плита (на рисунках не показана) координатного стола для крепления обрабатываемого изделия.
Вследствие тяжести обрабатываемого изделия (на рисунках не показано), рабочей плиты и непосредственно подвижных частей модулей 1 и 2 координатного стола, воздействия на обрабатываемое изделие со стороны инструмента, а также высоких скоростей перемещения подвижных частей линейных электродвигателей возникают большие инерционные и иные силы, направленные в продольных направлениях по отношению к направляющим 5 и 6, 7 и 8 модулей 1 и 2 продольного и поперечного перемещения соответственно.
Поскольку направляющие кареток 9 и 10 модулей 1 и 2 выполнены в виде роликовых дорожек 5 и 6, 7 и 8, это повышает грузоподъемность, жесткость и надежность модулей в целом. Так как направляющие качения и ролики 23 и 24, например, роликовых дорожек 5 и 6 модуля 1 установлены под углами α1 и α2 к горизонтальной поверхности каретки (фиг.3), то силы F1 и F2 реакции опор, направленные по нормалям к поверхностям направляющих качения, разлагаются на горизонтально F11 и F12 и вертикально F21 и F22 направленные составляющие. Горизонтально направленные составляющие F11 и F12 направлены встречно и компенсируют возмущающие воздействия на направляющие 5 и 6 и ролики 23 и 24 со стороны подвижных частей конструкции, возникающие вследствие воздействия сил инерции и воздействия сил, приложенных со стороны инструмента к обрабатываемому изделию. В результате увеличивается жесткость конструкции и повышается точность позиционирования координатного стола. Аналогично происходит компенсация возмущающих воздействий на направляющие 7 и 8 в модуле 2 продольного перемещения. Однако ориентация направляющих под углами α1 и α2 к горизонтали приводит к уменьшению вертикальных составляющих F21 и F22 сил реакций опор, например, для модуля 1 (фиг.3), уменьшая тем самым грузоподъемность конструкции в целом. Следует учитывать большие силы притяжения между катушками якоря и постоянными магнитами линейных электродвигателей, которые в техническом решении прототипа и аналогов направлены встречно силам F21 и F22, и без того уменьшенных за счет составляющих F11 и F12. Так как в конструкции использованы две вертикально установленные магнитные дороги 13 и 14, например, в модуле 1 продольного перемещения, то силы притяжения между ними и блоками 19 и 20 с обмотками якоря 17 компенсируются за счет жесткого крепления блоков 19 и 20 на якорь 17, направлены перпендикулярно составляющим сил F21 и F22, не приводя к дополнительным нагрузкам на ролики 23 и 24. В то же время, вследствие симметрии конструкции силы притяжения между магнитными дорогами 13, 14 и блоками 19 и 20, соответственно, направленные встречно, увеличивают стабильность положения каретки 9 модуля при отклонениях ее в продольных направлениях по отношению к направлению направляющих 5 и 6. Аналогично происходит компенсация возмущающих сил в модуле 2 продольного перемещения координатного стола.
Углы α1 и α2 установки роликовых дорожек по отношению к горизонтальным поверхностям кареток равны и находятся в диапазоне от 135° до 175°, а конкретные их значения определяются экспериментально для каждой конкретной конструкции в зависимости от грузоподъемности и других конструктивных и эксплуатационных параметров.
Таким образом, технический результат координатного стола, обеспечивающий его преимущества по сравнению с известными аналогами и прототипом, выражается в увеличении грузоподъемности, надежности изделия, повышении точности и стабильности позиционирования каждого модуля и координатного стола в целом в условиях повышенных динамических нагрузок.
Источники информации
1. Пат. 2133184 С1, РФ, МПК В23Q 1/01, В43L 13/02, H02К 19/06. Координатный стол, портал координатного стола и способ изготовления индуктора многофазного линейного электродвигателя / А.П.Чаталбашев. - Заявл. 08.04.1998; Опубл. 20.07.1999.
2. Пат. 2173625 С1, РФ, МПК В23Q 1/25, В23К 37/02. Координатное устройство / М.И.Горбуленко, В.В.Коряк, Е.Б.Кульбацкий, С.Е.Поденок - Заявл. 21.12.2000; Опубл. 20.09.2001.
3. Пат. 86517 U1, РФ, МПК В23Q 1/00. Крестовый стол / Л.Г.Сапрыкин, О.А.Рокачевский. - Заявл. 03.06.2009; Опубл. 10.09.2009, Бюл. №25.
4. Пат. 2244617 С1, РФ, МПК В23Q 1/00. Координатный стол (варианты) / А.Н.Коруков, Н.О.Наумов - Заявл. 17.06.2003; Опубл. 20.01.2005, Бюл.№2.
Claims (2)
1. Координатный стол, содержащий модули продольного и поперечного перемещения, каждый из которых выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих, и привода каретки, выполненного в виде линейного электродвигателя, содержащего якорь с электромагнитными модулями и индуктор, выполненный в виде магнитной дороги из постоянных магнитов, при этом индуктор каждого из модулей расположен между направляющими соответствующего модуля и скреплен с соответствующим основанием, а якорь - с кареткой, отличающийся тем, что направляющие каретки выполнены в виде роликовых дорожек, ориентированных в направлениях свободного перемещения модулей, и развернутых под углом к горизонтальным поверхностям кареток зеркально по отношению друг к другу, в качестве линейного синхронного двигателя использован двигатель с двумя вертикально установленными магнитными дорогами, а якорь с электромагнитными модулями выполнен из двух жестко связанных вертикально установленных и направленных к магнитным дорогам блоков.
2. Координатный стол по п.1, отличающийся тем, что роликовые дорожки установлены по отношению к горизонтальным поверхностям кареток под углом 135-175°.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148326/02A RU2472606C2 (ru) | 2010-11-29 | 2010-11-29 | Координатный стол |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148326/02A RU2472606C2 (ru) | 2010-11-29 | 2010-11-29 | Координатный стол |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2472606C2 true RU2472606C2 (ru) | 2013-01-20 |
Family
ID=48806680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010148326/02A RU2472606C2 (ru) | 2010-11-29 | 2010-11-29 | Координатный стол |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2472606C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2719105C1 (ru) * | 2019-08-29 | 2020-04-17 | Сергей Алексеевич Калинин | Устройство и способ балансной позиционной игры |
RU2772294C1 (ru) * | 2021-11-09 | 2022-05-18 | Игорь Федорович Милаев | Устройство балансной позиционной игры |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2133184C1 (ru) * | 1998-04-08 | 1999-07-20 | Чаталбашев Александр Петрович | Координатный стол, портал координатного стола и способ изготовления индуктора многофазного линейного электродвигателя |
RU2173625C1 (ru) * | 2000-12-21 | 2001-09-20 | Кульбацкий Евгений Борисович | Координатное устройство |
RU2244617C1 (ru) * | 2003-06-17 | 2005-01-20 | Коруков Алексей Николаевич | Координатный стол (варианты) |
RU86517U1 (ru) * | 2009-06-03 | 2009-09-10 | ООО Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" | Крестовый стол |
-
2010
- 2010-11-29 RU RU2010148326/02A patent/RU2472606C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2133184C1 (ru) * | 1998-04-08 | 1999-07-20 | Чаталбашев Александр Петрович | Координатный стол, портал координатного стола и способ изготовления индуктора многофазного линейного электродвигателя |
RU2173625C1 (ru) * | 2000-12-21 | 2001-09-20 | Кульбацкий Евгений Борисович | Координатное устройство |
RU2244617C1 (ru) * | 2003-06-17 | 2005-01-20 | Коруков Алексей Николаевич | Координатный стол (варианты) |
RU86517U1 (ru) * | 2009-06-03 | 2009-09-10 | ООО Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" | Крестовый стол |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2719105C1 (ru) * | 2019-08-29 | 2020-04-17 | Сергей Алексеевич Калинин | Устройство и способ балансной позиционной игры |
RU2772294C1 (ru) * | 2021-11-09 | 2022-05-18 | Игорь Федорович Милаев | Устройство балансной позиционной игры |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100553085C (zh) | 动磁铁型线性滑台 | |
KR20110018835A (ko) | 직곡선 운동 모터 시스템 | |
US8888083B2 (en) | Movement device having linear motor | |
CN105059945A (zh) | 自驱式磁悬浮曲直复合循环型传送单元 | |
CN103021473A (zh) | 一种直驱式运动解耦的高精度伺服平台 | |
CN101409248A (zh) | 二维运动平台 | |
CN100526993C (zh) | 光刻机工件台平衡定位系统 | |
CN102537520A (zh) | 线缆辅助支撑机构及线缆台 | |
RU2472606C2 (ru) | Координатный стол | |
JPH118263A (ja) | 積荷を高度に精密かつ動的に移動させるためのx−yテーブル | |
CN1963374A (zh) | 大运动范围高速精密两坐标轴定位装置 | |
JP5479569B1 (ja) | 移動装置 | |
CN102445659B (zh) | 能量回馈型直线电机测试加载装置 | |
JP4335704B2 (ja) | X−yステージ装置 | |
CN202028928U (zh) | 一种低载荷的高速xy工作台 | |
CN201112370Y (zh) | 二维运动平台 | |
CN102110631B (zh) | 精密工件台及其管线设施驱动装置 | |
JP3732763B2 (ja) | ステージ装置 | |
JP2007075902A (ja) | 工作機械の軸送り装置 | |
US6591757B1 (en) | Motor driven high stability brake for linear motion systems | |
JP5431295B2 (ja) | Xyステージ | |
CN203465518U (zh) | 一种用于光刻机工件台的线缆台 | |
CN203827153U (zh) | 直线电机及电机平台 | |
CN108058030A (zh) | 机床车头移动结构及机床 | |
JP5427037B2 (ja) | リニアモータシステム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121130 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141227 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151130 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180925 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201130 |