[發明專利]電磁永磁混合磁極懸浮的龍門鏜銑床及其控制方法

無效

• 申請號: 201010179063.X
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101875173A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 劉春芳;王麗梅;王通;孫宜標;武志濤
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B23P23/02
• 分類號: B23P23/02;B23Q1/01;G05B19/18
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術領域：本發明提供一種采用電磁永磁混合磁極懸浮的龍門鏜銑床，本發明屬于數控加工技術領域，特別涉及一種鏜銑床龍門懸浮裝置及其遺傳算法實時整定控制器參數的控制方法。

背景技術：隨著科技產業的不斷發展，工業制造過程中對高加工精度和效率的要求不斷提高，因此非接觸式的磁懸浮系統愈加廣泛地應用在各種制造設備中。龍門移動式數控鏜銑床是重要的、且最具代表性的大型加工設備之一，在龍門移動式數控鏜銑床中，移動的龍門橫梁和床身導軌之間存在著摩擦，這種摩擦的存在有百害而無一利。而要想從根本上徹底解決摩擦問題，唯有把兩個相對運動的接觸面分離開來，不直接發生接觸。也就是說，把具有一定重量的運動體懸浮起來，這才是解決摩擦問題的根本出路。為此采用電磁懸浮技術通過磁場力將移動的龍門懸浮起來，由直線電機驅動龍門框架運動，可實現無摩擦運行。

與傳統的移動式龍門相比，磁懸浮龍門具有無機械摩擦、無接觸磨損和無需潤滑的優點。由于相對運動表面間沒有接觸，因而徹底消除了爬行現象，沒有因磨損和接觸疲勞所產生的精度下降和壽命問題，而電子元件的可控性優于機械零件，使得其可控性高于傳統的移動式龍門；而且省掉了靜壓導軌必需的龐大油路輔助設備，對環境不產生污染，降低了超潔凈防塵條件；由于磁懸浮式龍門采用了主動控制，可提高數控機床的信息處理能力，如工況檢測、預報和故障診斷。而且磁懸浮式龍門有工作溫度范圍大、維護簡單、壽命長等優點。但要將磁懸浮技術應用到大型龍門移動式機床的橫梁懸浮上，還有不少關鍵技術等待解決，在這里，由于被懸浮的橫梁的質量較大、加工時對懸浮高度的嚴重干擾、要求懸浮高度的動、靜態精度很高、而且系統要有高剛度、能夠超低速進給等，這與其它領域中對懸浮系統所要求的性能有重大區別。這些特殊性要求給本懸浮系統的研究工作提出了十分苛刻的要求，對控制技術提出了嚴峻的挑戰。與磁懸浮列車相比，磁懸浮列車對于懸浮高度的精確性沒有太高的要求，因為需要載人，要求舒適、安全和穩定即可。磁懸浮控制的數控機床移動部件除了要求高速驅動外，還要求高精度支承和定位，特別是在低速微進給狀態下精加工，對磁懸浮高度的精確性、剛度和魯棒性就有非常高的要求。

發明內容：

發明目的：本發明提供一種采用電磁永磁混合磁極懸浮的龍門鏜銑床及其控制方法，其目的是解決以往的移動的龍門橫梁和床身導軌之間存在的著摩擦以至于影響工作效率的問題。

技術方案：本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種采用電磁永磁混合磁極懸浮的龍門鏜銑床，主要包括床身和可以與床身做相對移動的龍門橫梁，所述床身和龍門橫梁之間設置有驅動龍門橫梁與床身做相對移動的直線推進系統，其特征在于：在所述龍門橫梁上還設置有使龍門橫梁在床身上懸浮的電磁永磁混合磁極懸浮電磁鐵，電磁永磁混合磁極懸浮電磁鐵設置在龍門橫梁上朝向床身底沿的一側，電磁永磁混合磁極懸浮電磁鐵與控制系統連接，所述電磁永磁混合磁極懸浮電磁鐵為帶有永磁磁極的纏有通電線圈的磁體；所述永磁磁極設置在靠近床身底沿的位置。

所述直線推進系統為永磁直線同步電動機，該永磁直線同步電動機的動子設置在龍門橫梁上，其定子固定在床身上；在所述龍門橫梁與床身之間還設置有導向電磁鐵，所述導向電磁鐵設置在龍門橫梁上朝向床身兩側的位置上。

所述控制系統包括JTAG仿真器、DSP控制器、D/A轉換器、A/D轉換器、功率放大器和電渦流式位移傳感器；所述JTAG仿真器連接至DSP控制器，DSP控制器連接至D/A轉換器，D/A轉換器連接至功率放大器，功率放大器連接至電磁永磁混合磁極懸浮電磁鐵的通電線圈和導向電磁鐵的通電線圈；所述電磁永磁混合磁極懸浮電磁鐵與床身之間設置有電渦流式位移傳感器，所述導向電磁鐵與床身之間也設置有電渦流式位移傳感器，電渦流式位移傳感器通過A/D轉換器連接至DSP控制器。

一種控制上述的采用電磁永磁混合磁極懸浮的龍門鏜銑床的控制方法，其特征在于：該方法先將一對永磁鐵，利用線圈繞組纏繞形成控制龍門橫梁懸浮的電磁永磁混合磁極懸浮電磁鐵，然后通過控制系統中的電渦流式位移傳感器對龍門橫梁的懸浮情況進行采樣，然后將信息通過A/D轉換器傳輸進DSP控制器內，由DSP控制器對該信息與預先設定的信息進行比較計算后，再通過D/A轉換器和功率放大器對龍門橫梁上的電磁永磁混合磁極懸浮電磁鐵進行準確的調整，完成對龍門橫梁懸浮情況的控制。

所述控制方法的具體步驟如下：

步驟一、DSP控制器進行系統初始化；

步驟二、檢測該采用電磁永磁混合磁極懸浮的龍門鏜銑床是否有結束請求信號；如果有結束請求信號轉到步驟十三；如果沒有結束請求信號則繼續；