[實(shí)用新型]直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速進(jìn)給單元

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820193598.0
• 申請(qǐng)日: 2008-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN201329516Y
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 襄樊新火炬數(shù)控機(jī)床有限公司
• 主分類號(hào): B23Q5/28
• 分類號(hào): B23Q5/28
• 代理公司: 襄樊中天信誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所
• 代理人: 帥 玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及機(jī)床設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)，特別是高速精密數(shù)控機(jī)床所使用的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速進(jìn)給單元。

背景技術(shù)

高速機(jī)床同時(shí)必須是精密數(shù)控機(jī)床，高速機(jī)床在提高主軸轉(zhuǎn)速的同時(shí)，必須使軸向進(jìn)給速度和加速度相應(yīng)地大幅度提高，以便保持刀具每齒進(jìn)給量不變，使加工得以正常進(jìn)行。傳統(tǒng)的“伺服電動(dòng)機(jī)+滾珠絲桿”進(jìn)給傳動(dòng)方式最大進(jìn)給速度為40m/min，最大直線加速度為0.5m/s²，而一些高精密滾珠絲杠的最大速度已達(dá)60m/min，最大加速度達(dá)1.0m/s²，但這種傳動(dòng)方式存在傳動(dòng)誤差、摩擦磨損、慣量大、彈性變形引起爬行、反向死區(qū)等問題，在運(yùn)動(dòng)速度要求較高的場(chǎng)合，要達(dá)到更高的性能已非常困難，同時(shí)由于其本身的慣性影響和結(jié)構(gòu)限制，目前最大進(jìn)給速度也只有60m/min左右，而且此時(shí)動(dòng)態(tài)性能差，絲桿嚴(yán)重發(fā)熱，嚴(yán)重影響了加工精度，高速加工的優(yōu)越性無法得以發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速進(jìn)給單元，以直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，克服了傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式的缺點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)的速度、加速度以及加工精度和可靠性的目的。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于：導(dǎo)軌裝在床身上，嵌入工作臺(tái)的軌道內(nèi)，工作臺(tái)可在導(dǎo)軌上移動(dòng)，其特征在于：直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)安裝在工作臺(tái)的下部，構(gòu)成直線電動(dòng)機(jī)的動(dòng)件，次級(jí)由硅鋼片疊裝而成，安裝于床身與導(dǎo)軌之間，構(gòu)成直線電動(dòng)機(jī)的定件；測(cè)量反饋系統(tǒng)分別與直線電動(dòng)機(jī)、工作臺(tái)相連，檢測(cè)裝置采用高精度光柵尺、磁效應(yīng)檢測(cè)裝置，既可為直線電動(dòng)機(jī)控制動(dòng)子磁極位置提供信息，又可以對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移進(jìn)行精確檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的全封閉反饋控制。

本實(shí)用新型所說的直線電動(dòng)機(jī)為直線永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)，為一個(gè)或一個(gè)以上個(gè)；其初級(jí)與次級(jí)之間的電磁吸力與重力方向相同，為水平布局，或初級(jí)與次級(jí)之間的電磁吸力與重力方向垂直，為垂直布局；初級(jí)、次級(jí)分別通過冷卻板反裝在工作臺(tái)的內(nèi)頂面和床身上。

本實(shí)用新型的直線電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)軌和床身外裝有防護(hù)罩。

進(jìn)給單元的直線電動(dòng)機(jī)通電后，在定件與動(dòng)件之間產(chǎn)生強(qiáng)大的行波磁場(chǎng)，依靠磁力，推動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)做快速直線運(yùn)動(dòng)。以直線伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的“零傳動(dòng)”方式取消了一切中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，無旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不受離心力的作用，可有效提高系統(tǒng)的速度、加速度以及加工精度和可靠性。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、直線電動(dòng)機(jī)為直線永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)，因采用高能永磁鐵，具有電磁推力強(qiáng)度高、損耗低、電氣時(shí)間常數(shù)小、響應(yīng)快等特點(diǎn)，并可以完全繼承旋轉(zhuǎn)永磁同步電機(jī)的各種控制方法；

2、采用以直線伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的“零傳動(dòng)”方式，可顯著提高機(jī)床的速度、加速度以及加工精度和可靠性，使最大進(jìn)給速度達(dá)到120m/min，定位精度4um，重復(fù)定位精度2um；

3、與滾珠絲杠傳動(dòng)方式相比較，直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式具有進(jìn)給速度高、加速度大、啟動(dòng)推力大、剛度和定位精度高、行程長(zhǎng)度不受限制等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

附圖是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如附圖所示，本實(shí)用新型主要由工作臺(tái)1、防護(hù)罩2、床身4、輔助導(dǎo)軌5及8、冷卻板6及13、直線電動(dòng)機(jī)的次級(jí)7、初級(jí)12、導(dǎo)軌3及11、測(cè)量反饋系統(tǒng)9、光柵尺10組成。導(dǎo)軌3及11裝在床身4上，嵌入工作臺(tái)1的軌道內(nèi)，工作臺(tái)1可在導(dǎo)軌3及11上移動(dòng)；導(dǎo)軌3及11的一側(cè)、工作臺(tái)1的軌道內(nèi)安裝有輔助導(dǎo)軌5及8，當(dāng)工作臺(tái)滑動(dòng)時(shí)，可起到輔助定位作用。由于直線進(jìn)給單元運(yùn)動(dòng)速度高，機(jī)床工作時(shí)導(dǎo)軌將承受很大的動(dòng)載荷和靜載荷，并受到多方面的顛覆力矩，導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)還會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的加速度和進(jìn)給單元的發(fā)熱等，因而必須選用高精度、高剛度、承載能力強(qiáng)的導(dǎo)軌。本實(shí)用新型的導(dǎo)軌3、11、5及8采用“四方等載荷型”高速滾動(dòng)導(dǎo)軌，其摩擦系數(shù)僅為0.01，而且動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差更小，采用這種高速精密滾動(dòng)導(dǎo)軌來引導(dǎo)直線電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)既可避免發(fā)熱，又可防止爬行。