[實用新型]直線電機并聯驅動的兩自由度主軸進給功能模塊

無效

• 申請號: 200820108892.7
• 申請日: 2008-06-27
• 公開（公告）號: CN201211624Y
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 劉強;陳靜;袁松梅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23Q5/32
• 分類號: B23Q5/32
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮

(一)技術領域：

本實用新型提供一種直線電機并聯驅動的兩自由度主軸進給功能模塊，它涉及一種用于數控立式銑床的主軸進給功能模塊，該模塊由直線電機并聯驅動，實現機床主軸的“平動+轉動”兩自由度進給運動，屬于數控機床技術領域。

(二)背景技術：

機床是制造業的工作母機，是裝備制造業的核心設備。所有的數控機床都是由各種功能模塊(如主軸單元及主軸頭、滾動直線導軌、回轉工作臺、數控伺服系統以及測量反饋元件等)在床身、立柱等基礎機架上集裝而成的，因此沒有高水平、高質量的功能部件，就很難有高水平、高性能的各種數控機床。直線電機就是利用電磁作用原理，將電能直接轉換成直線運動動能的設備。直線電機驅動與傳統的傳動方式相比：直線電機所產生的力直接作用于移動部件，中間沒有通過任何具有柔度的機械傳動環節，這就是所謂的“直接驅動”或“零傳動”；因此，直線電機驅動可以簡化機床結構、減少機床傳動系統的慣性矩，大大提高機床的運動速度、加速度和精度，滿足高速精密加工的要求。當前，絕大多數立式銑床的主軸都是采用旋轉電機+滾珠絲杠傳動的單自由度進給方式。

(三)實用新型內容：

本實用新型的目的是提供一種直線電機并聯驅動的兩自由度主軸進給功能模塊，具體是指由由直線電機并聯驅動的“平動+轉動”兩自由度數控立式銑床主軸進給功能模塊，該功能模塊兼有并聯機構的諸多優點，同時電主軸轉動偏擺角可達90°，且在偏轉運動過程中無運動干涉和運動奇異產生。因此，該功能模塊不僅可以實現機床主軸兩自由度聯動加工，而且還可以實現立式和臥式轉換加工功能。

本實用新型一種直線電機并聯驅動的兩自由度主軸進給功能模塊，技術方案如下：

該直線電機并聯驅動的兩自由度主軸進給功能模塊由基座1、直線運動模塊、非對稱式并聯機構模塊和電主軸16組成，其中：

該基座1是一個整體式U型槽狀中空鑄件，其上表面上有定位面和螺紋孔，便于安裝直線運動模塊。

該直線運動模塊由直線導軌2、導軌滑塊3、自鎖滑塊4、直線電機定子5、直線電機動子6、直線光柵尺7和動子座8組成。

各部件間的結構連接關系是：一組(兩根)直線導軌2平行固定安裝在基座1上，一個直線電機定子5安裝在兩直線導軌2之間，與基座1的U型槽上表面固定連接；一組(四個)導軌滑塊3對稱與動子座8固定連接，同時一組(兩個)自鎖滑塊4對稱安裝在導軌滑塊3之間并與動子座8固定連接，直線電機動子5固定安裝在動子座8的幾何中心位置；直線導軌2與導軌滑塊3配合，故可保證直線電機定子5和直線電機動子6的安裝要求；直線光柵尺7固定安裝在基座1的側面，從而構成一個直線運動模塊。

該非對稱式并聯機構模塊由旋轉副組件安裝座9、旋轉副組件A?10、連桿11、旋轉副組件B?12、擺動平臺13、旋轉副組件C?14、U型座15組成。

各部件間的結構連接關系是：安裝座9與動子座8固定連接，一組(兩個)旋轉副組件A10與安裝座9固定連接，一組旋轉副組件B12固定安裝在擺動平臺13的上安裝面，連桿11兩端分別與旋轉副組件A10和旋轉副組件B12過盈配合連接，一組(兩個)旋轉副組件C14分別與擺動平臺13和U型座15內側配合相連，U型座15固定安裝在另一個動子座8上，從而構成P3RP(P-移動副，R-旋轉副)型非對稱式并聯機構模塊。

其中，該旋轉副組件A?10、旋轉副組件B?12和旋轉副組件C?14分別是一對回轉部件，能繞其自身軸線進行360°旋轉；該旋轉副組件A?10、旋轉副組件B?12和旋轉副組件C14結構相同，區別就是各自回轉半徑大小不同。

其中，該安裝座9是一個直角U型整體部件，在其頂部和底部有安裝固定孔，分別用于同旋轉副組件A?10和動子座8固定連接。

其中，該連桿11是一個整體鏤空的長方體部件，其兩端過盈配合安裝有與旋轉副組件A10和旋轉副組件B12相配合的回轉軸。

其中，該U型座15是一個整體部件，其U型口處有對稱的定位孔，用于配合連接；底部有安裝孔，通過螺釘與動子座8固定連接。

其中，該擺動平臺13是一個方形的型腔結構，其兩側有圓柱形凸臺，用于配合連接旋轉副組件C?14；其底部有安裝定位孔，用于安裝固定電主軸16。

其中，該直線電機定子采用一整體式單條永磁體。

其中，該電主軸16采用交流變頻電主軸。