專利名稱：一種雙直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，尤其是一種雙鉸接式龍 門框架組合結(jié)構(gòu)的雙直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前世界上高速加工技術(shù)成為近些年發(fā)展迅速的主要技術(shù)之一，直線電 機(jī)開始作為高速進(jìn)給系統(tǒng)出現(xiàn)在加工中心中。由于直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)具有傳 統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)和潛力，再次受到各國(guó)的重視?；谥本€電機(jī)的 驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)作為一種機(jī)電系統(tǒng)，將機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，電氣控制復(fù)雜化，符 合現(xiàn)代機(jī)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 一方面，國(guó)內(nèi)研究直線電機(jī)的應(yīng)用，特別是機(jī) 床進(jìn)給系統(tǒng)中的直線伺服電機(jī)的研究應(yīng)用還處于起步階段，和國(guó)外的差距較 大。另一方面，直線電機(jī)與其它機(jī)床關(guān)鍵功能部件，例如滾珠絲桿、伺服電 機(jī)等不同，它并不能通過選購(gòu)合適的部件直接安裝在機(jī)床上，即可提高機(jī)床 的工作性能，直線電機(jī)的應(yīng)用對(duì)機(jī)床其他基礎(chǔ)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的影 響，例如產(chǎn)生的電磁吸引力、發(fā)熱引起的熱誤差以及由于高速運(yùn)動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)剛 性的高要求等，這些影響都需要進(jìn)行深入的實(shí)驗(yàn)研究，方能充分了解其性能， 這樣直線電機(jī)才能在機(jī)床上得到正確的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種雙直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，主要解決現(xiàn) 有的技術(shù)的雙直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，存在機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)試運(yùn)
3動(dòng)的干涉等技術(shù)問題，它具有自適應(yīng)轉(zhuǎn)角功能，并適用于直線電機(jī)高速性能 的檢測(cè)要求，包括加減速性能、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的高速響應(yīng)性能、定位精度、重 復(fù)定位精度、雙直線電機(jī)同步控制精度與溫度場(chǎng)分布等方面的檢測(cè)。 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種雙直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其特征在于它通過橫梁與兩條X 方向直線導(dǎo)軌上滑座的兩個(gè)鉸接點(diǎn)與一個(gè)直線位移的組合，形成了橫梁的自 適應(yīng)轉(zhuǎn)角功能。
所述的雙直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其特征在于該機(jī)構(gòu)包括基礎(chǔ)床 身及安裝在基礎(chǔ)床身二側(cè)的二組X方向運(yùn)動(dòng)的滑座，二滑座下安裝X方向直 線電機(jī)，二滑座與固定在基礎(chǔ)床身上的X方向直線導(dǎo)軌連接，二滑座在X方 向直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下可在X方向直線導(dǎo)軌上平行的運(yùn)動(dòng)；二滑座上分別固定 有鉸接式橫梁座板，鉸接式橫梁座板通過軸承支撐能繞垂直于二滑座的軸線 旋轉(zhuǎn)；橫梁的一端與第一鉸接式橫梁座板固定，在橫梁的中部至橫梁的另一 端安裝有直線位移導(dǎo)軌，第二鉸接式橫梁座板與固定在橫梁上的直線位移導(dǎo) 軌連接；橫梁上安裝有一套可Y方向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)在Y方向直線導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng) 的Z向電主軸，Z向電主軸在Z方向的運(yùn)動(dòng)則由Z向伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；基礎(chǔ)
床身上配置有兩組工作臺(tái)，作為實(shí)現(xiàn)兩種不同測(cè)試方式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其中，
主工作臺(tái)覆蓋了雙X軸同步+Y軸插補(bǔ)的聯(lián)動(dòng)區(qū)域，輔助工作臺(tái)覆蓋了滑座雙 直線插補(bǔ)的聯(lián)動(dòng)區(qū)域。
所述的雙直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的橫梁為一矩
形箱體機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明通過2個(gè)鉸接點(diǎn)與一個(gè)直線位移的組合，形成了橫梁的自適應(yīng)
轉(zhuǎn)角功能，應(yīng)用這一機(jī)構(gòu)組合而成的實(shí)驗(yàn)裝置能對(duì)直線電機(jī)進(jìn)行各種形式的 高速性能檢測(cè)，包括加減速性能檢測(cè)、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的高速響應(yīng)性能、定位精度、重復(fù)定位精度、雙直線電機(jī)同步控制精度、溫度場(chǎng)檢測(cè)等的檢測(cè)。
2、本發(fā)明針對(duì)雙直線電機(jī)及高速直線進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的要求，形成 了一套雙鉸接式龍門框架組合結(jié)構(gòu)，以適用對(duì)直線電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行不同方 式的測(cè)試研究。通過這一結(jié)構(gòu)可使整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置在進(jìn)行測(cè)試時(shí)不必進(jìn)行機(jī)械 上的調(diào)整，就可實(shí)現(xiàn)直線電機(jī)的單軸，雙軸及多軸的單動(dòng)、聯(lián)動(dòng)以及同步等 的測(cè)試研究，而不存在機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)試運(yùn)動(dòng)的干涉。
附圖
說朋
圖l是本發(fā)明的正視圖； 圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖3是本發(fā)明的俯視圖(雙X軸同步+Y軸的插補(bǔ)聯(lián)動(dòng))； 圖4是本發(fā)明的俯視圖(滑座雙直線插補(bǔ)聯(lián)動(dòng))。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
請(qǐng)參閱圖l-4，本發(fā)明公開了一種具有雙鉸接式龍門框架組合結(jié)構(gòu)的雙 直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。如圖所示它包括基礎(chǔ)床身l， 二滑座21、 22， X方向直線電機(jī)3， X方向直線導(dǎo)軌4， f^接式橫梁座板51、 52，橫梁6，直線 位移導(dǎo)軌7， Z向電主軸8， Y方向直線電機(jī)9， Y方向直線導(dǎo)軌IO， Z向伺服 電機(jī)ll，主工作臺(tái)12，輔助工作臺(tái)13。
基礎(chǔ)床身1的中間部分是主工作臺(tái)12，主工作臺(tái)的兩側(cè)各安裝一套2根X 方向的直線導(dǎo)軌4，在2根直線導(dǎo)軌之間布置有直線電機(jī)的次級(jí)線圈。二滑座 21、 22下方安裝有直線電機(jī)的初級(jí)線圈，且與直線導(dǎo)軌4的滑塊連接在一起。 滑座21、 22可分別在X方向直線電機(jī)3的驅(qū)動(dòng)下，在基礎(chǔ)床身的兩側(cè)的X方向 直線導(dǎo)軌4上作直線運(yùn)動(dòng)?；?1、 22的頂面分別安裝有鉸接式橫梁座板51、52，滑座21頂面安裝的鉸接式橫梁座板51與橫梁6的一端固定連接，滑座22 頂面安裝的鉸接式橫梁座板51與安裝在橫梁6中部至橫梁另一端的直線位移 導(dǎo)軌7連接。整個(gè)橫梁6與鉸接式橫梁座板51、 52通過2個(gè)鉸接點(diǎn)與一個(gè)直線 位移的組合，橫梁能夠自動(dòng)適應(yīng)調(diào)整，消除了橫梁6對(duì)兩組滑座21、 22機(jī)械 連接后的干涉影響，使兩組滑座21、 22能在兩臺(tái)直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，以不同 的運(yùn)行速度，不同的相對(duì)位置，進(jìn)行模擬機(jī)床運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，來測(cè)試直線電機(jī) 的性能。
兩組滑座21、 22上分別固定有鉸接式橫梁座板51、 52，鉸接式橫梁座板 51、 52通過軸承支撐能繞垂直于兩組滑座21、 22的軸線旋轉(zhuǎn)。
兩組鉸接式橫梁座板51、 52與橫梁6連接，構(gòu)成類似龍門框架樣結(jié)構(gòu)形 式。橫梁6的一端與鉸接式橫梁座板51固定，在橫梁的中部至橫梁的另一端 安裝有直線位移導(dǎo)軌7，另一個(gè)鉸接式橫梁座板52與固定在橫梁上的直線位 移導(dǎo)軌7連接。整個(gè)橫梁6與鉸接式橫梁座板51、 52通過2個(gè)鉸接點(diǎn)與一個(gè)直 線位移的組合，可使兩組滑座21、 22在不同速度，不同的相對(duì)位置狀態(tài)下運(yùn) 行，橫梁6能夠自動(dòng)適應(yīng)調(diào)整，并能依據(jù)兩組滑座21、 22的插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行， 形成其相應(yīng)的運(yùn)行軌跡。
橫梁6相對(duì)于鉸接式橫梁座板5為不對(duì)稱安裝。橫梁6上安裝有一套Z向電 主軸8， Z向電主軸8在橫梁上的Y方向運(yùn)動(dòng)，是由Y方向直線電機(jī)9驅(qū)動(dòng)的， Z向電主軸8固定在橫梁6上的Y方向直線導(dǎo)軌10上，沿著Y方向運(yùn)動(dòng)。Z向電 主軸8在Z方向的運(yùn)動(dòng)則由伺服電機(jī)11進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
整個(gè)雙直線電機(jī)及高速直線進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，通過雙鉸接式龍門框架 結(jié)構(gòu)的不同組合，可實(shí)現(xiàn)兩種不同的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方式，當(dāng)Z向電主軸8運(yùn)動(dòng)在橫 梁Y方向的滑座21、 22區(qū)間內(nèi)，并設(shè)定滑座21、 22在直線電機(jī) 的同步驅(qū)動(dòng)下 運(yùn)動(dòng)，且橫梁的Y運(yùn)動(dòng)方向與滑座21、 22的運(yùn)動(dòng)方向垂直，此時(shí)Z向電主軸8 的運(yùn)動(dòng)軌跡就在雙X軸同步+Y軸的插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)區(qū)域內(nèi)。當(dāng)Z向電主軸8走出雙滑座區(qū)間運(yùn)動(dòng)至橫梁的右端并固定(此時(shí)Y方向無運(yùn)動(dòng))，并分別設(shè)定滑座21、22在各自直線電機(jī)的直線插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)由于二滑座21、 22相隔固定的間距，橫梁與橫梁座板通過2個(gè)鉸接點(diǎn)與一個(gè)直線位移的組合形成了類似的連桿機(jī)構(gòu)，Z向電主軸8的運(yùn)動(dòng)軌跡就在滑座雙直線插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)區(qū)域內(nèi)。
床身是雙直線電機(jī)及高速直線進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)，床身上配置有兩組工作臺(tái)，作為實(shí)現(xiàn)兩種不同測(cè)試方式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主工作臺(tái)12覆蓋了雙X軸同步+Y軸插補(bǔ)的聯(lián)動(dòng)區(qū)域，輔助工作臺(tái)13覆蓋了滑座雙直線插補(bǔ)的聯(lián)動(dòng)區(qū)域。
這種具有雙鉸接式龍門框架組合結(jié)構(gòu)的雙直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，通過2個(gè)鉸接點(diǎn)與一個(gè)直線位移的組合，形成了橫梁的自適應(yīng)轉(zhuǎn)角功能。應(yīng)用這一機(jī)構(gòu)組合而成的實(shí)驗(yàn)裝置能對(duì)直線電機(jī)進(jìn)行各種形式的高速性能檢測(cè)，包括加減速性能檢測(cè)、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的高速響應(yīng)性能、定位精度、重復(fù)定位精度、雙直線電機(jī)同步控制精度、溫度場(chǎng)分布等方面的檢測(cè)。
權(quán)利要求
1、一種雙直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其特征在于它通過橫梁與兩條X方向直線導(dǎo)軌上滑座的兩個(gè)鉸接點(diǎn)與一個(gè)直線位移的組合，形成了橫梁的自適應(yīng)轉(zhuǎn)角功能。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其特征在于 該機(jī)構(gòu)包括基礎(chǔ)床身(1)及安裝在基礎(chǔ)床身(1) 二側(cè)的二組X方向運(yùn)動(dòng)的滑座(21、 22) ， 二滑座(21、 22)下安裝X方向直線電機(jī)(3) ， 二滑座(21、 22)與固定在基礎(chǔ)床身(1)上的X方向直線導(dǎo)軌(4)連接，二滑座(21、 22)在X方向直線電機(jī)(3)的驅(qū)動(dòng)下可在X方向直線導(dǎo)軌(4)上平行的運(yùn)動(dòng)； 二滑座(21、 22)上分別固定有鉸接式橫梁座板(51、 52)，鉸接式橫梁座 板(51、 52)通過軸承支撐能繞垂直于二滑座(21、 22)的軸線旋轉(zhuǎn);橫梁 (6)的一端與第一鉸接式橫梁座板(51)固定，在橫梁(6)的中部至橫梁 的另一端安裝有直線位移導(dǎo)軌(7)，第二鉸接式橫梁座板(52)與固定在橫 梁(6)上的直線位移導(dǎo)軌(7)連接；橫梁(6)上安裝有一套可Y方向直線 電機(jī)(9)驅(qū)動(dòng)在Y方向直線導(dǎo)軌(10)上運(yùn)動(dòng)的Z向電主軸(8) ， Z向電主 軸(8)在Z方向的運(yùn)動(dòng)則由Z向伺服電機(jī)(11)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；基礎(chǔ)床身(1)上 配置有兩組工作臺(tái)，作為實(shí)現(xiàn)兩種不同測(cè)試方式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其中，主工作 臺(tái)(12)覆蓋了雙X軸同步+Y軸插補(bǔ)的聯(lián)動(dòng)區(qū)域，輔助工作臺(tái)(12)覆蓋了 滑座雙直線插補(bǔ)的聯(lián)動(dòng)區(qū)域。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述的橫梁(6)為一矩形箱體機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙直線電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。它通過橫梁與兩條X方向直線導(dǎo)軌上滑座的兩個(gè)鉸接點(diǎn)與一個(gè)直線位移的組合，形成了橫梁的自適應(yīng)轉(zhuǎn)角功能。本發(fā)明主要解決現(xiàn)有的技術(shù)的雙直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，存在機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)試運(yùn)動(dòng)的干涉等技術(shù)問題，它具有自適應(yīng)轉(zhuǎn)角功能，并適用于直線電機(jī)高速性能的檢測(cè)要求，包括加減速性能、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的高速響應(yīng)性能、定位精度、重復(fù)定位精度、雙直線電機(jī)同步控制精度與溫度場(chǎng)分布等方面的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01R31/34GK101666859SQ20091019703
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者李郝林, 林獻(xiàn)坤, 韓世卓 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)