[发明专利]一种混合励磁磁悬浮进给平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控机床进给平台技术，尤其涉及一种混合励磁磁悬浮进给平台。

背景技术

在数控机床进给过程中，运动部件与导轨之间存在着摩擦，而这种摩擦的存在对于进给运动来说是有百害而无一利的。首先，它增加了驱动系统的功率损耗，降低了效率、运动精度以及使用寿命，并且提高了维护费用。其次，它会产生运动噪声和系统发热，甚至会使精密部件变形。由于摩擦与运动速度之间存在着非线性关系，尤其是在微小量、低速进给情况下，这种非线性关系是很难把握的，甚至可能会产生爬行现象，严重破坏了驱动系统对高精度、高响应能力的性能要求。

行业研发人员致力于将磁悬浮技术应用于数控机床进给系统，希望使所有上述问题都能迎刃而解。Rong-Jong Wai等开发了一种长行程磁悬浮直线定位运动平台，能实现大行程的直线进给运动，但该平台并不能实现超精密运动。Chia-Hsiang Menq等开发了一种高精度磁浮平台，尝试了各种先进的控制方法并最终将平台的悬浮精度提高到了数十纳米左右，但该平台只能实现小行程的微运动并不能提供大行程的直线进给运动。

张钢等人申请的专利“工业应用型主动磁悬浮机床导轨直线电动机进给平台”，它包含有固定于机座上的导轨、套装在导轨上的移动平台和直线电动机，直线电动机位于导轨的中心线上，而其两侧的导轨上下面设置悬浮电磁铁，导轨的两侧面设置导向电磁铁，悬浮电磁铁和导向电磁铁与移动平台固定连接，它们中部均设置有位移传感器并连接至移动平台位置控制系统。葛研军等人申请的专利“数控机床磁浮直线进给系统一种新型数控机床磁悬浮直线进给系统”主要包括机座、固定于其上的两条导轨、直线电动机定子部件、安装在工作台底部四个角的四对差动悬浮电磁铁、安装在悬浮电磁铁旁边的两对导向电磁铁、安装在工作台下面的直线电动机动子部件、安装在导轨上的光栅测量系统以及支撑装置。

上述磁悬浮进给平台主要采用电磁铁实现磁悬浮，存在两方面缺陷。其一，悬浮系统的垂直悬浮力、水平导向力以及水平驱动力是由不同的系统独立产生，结构相对复杂，并且需要悬浮控制器、导向控制器、驱动控制器等至少三个控制器，所需控制环节繁多，成本昂贵。其二，直线电动机除了提供有用的电磁驱动力外，还存在固有的法向磁吸力，法向磁吸力往往比电磁驱动力大得多，并会随着电枢电流的变化而变化，从而影响悬浮平台的悬浮稳定性和定位精度。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种混合励磁磁悬浮进给平台，其将一种新型的混合励磁磁悬浮机构作为高速高精数控机床的进给机构，结构和控制相对简单，可以提高进给平台的定位精度和悬浮稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种混合励磁磁悬浮进给平台，其包括悬浮工作台、V型导轨、两个直线电动机。其中，悬浮工作台为与V型导轨结构相匹配的框架结构，悬浮工作台与V型导轨关于一中心轴线对称；两个直线电动机安装在悬浮工作台及V型导轨上，且关于所述中心轴线对称。每一直线电动机包括动子铁心和定子铁心，所述动子铁心与悬浮工作台连接；所述定子铁心安装在V型导轨上。

在本发明一个较佳实施例中，所述混合励磁磁悬浮进给平台还包括第一方向电涡流传感器、光栅传感器、第二方向电涡流传感器，第一方向电涡流传感器和第二方向电涡流传感器设置在悬浮工作台上，光栅传感器设置在V型轨道上。

在本发明一个较佳实施例中，所述V型导轨包括一本体，其包括顶面、侧面及底面，其底面由完全中心对称的两个斜面形成。

在本发明一个较佳实施例中，所述定子铁心安装在V型导轨的本体底面上，其内部设置有励磁绕组，表面设置有永磁体。

在本发明一个较佳实施例中，所述悬浮工作台为由上梁、侧梁及悬臂形成的非封闭框架；其中，悬浮工作台的上梁、侧梁及悬臂与V型导轨本体的顶面、侧面及底面分别相对应且保持适当距离平行设置。

在本发明一个较佳实施例中，所述动子铁心与悬浮工作台的悬臂连接，其内部设置有电枢绕组。

在本发明一个较佳实施例中，所述悬浮工作台的侧梁内表面对称设置有所述第一方向电涡流传感器。

在本发明一个较佳实施例中，所述悬浮工作台的上梁内表面设置对称有所述第二方向电涡流传感器。

在本发明一个较佳实施例中，所述V型导轨的本体顶面上对称设置有所述光栅传感器。

在本发明一个较佳实施例中，所述混合励磁磁悬浮进给平台还包括控制系统，所述励磁绕组、电枢绕组、第一方向电涡流传感器、第二方向电涡流传感器及光栅传感器连接至所述控制系统。