一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法技术

本发明专利技术公开一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法，属于精密加工技术领域。包括输出杆、六角螺母、砂轮、预紧垫片、支撑架、滚动轴承、通电滑环、散热风扇、预紧螺母、定子端盖、定子、沉头螺母、转子端盖、工字型线圈骨架、弧形永磁体、转子外壳、隔磁筒、磁轭筒、碟簧片、导磁环、通电螺线管线圈骨架、霍尔传感器、螺线管线圈、散热水套、超磁致伸缩棒、垫片、底座、调整棒，定子内部均匀布置6个工字形凸条绕制线圈绕组。调节线圈绕组内的通电电流大小和通电时间间隔，控制转子转动速度，调节通入通电螺线管线圈电流大小，控制内部超磁致伸缩棒的磁致伸缩的形变，实现精密的直线位移，能够同时实现转动和直动的精密磨削加工。够同时实现转动和直动的精密磨削加工。够同时实现转动和直动的精密磨削加工。

【技术实现步骤摘要】
一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法


[0001]本专利技术属于精密加工
，具体涉及一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法。

技术介绍

[0002]超精密加工技术是现代制造业最主要的发展方向之一，并且已经成为在国际竞争中取得成功的关键技术，但中国制造业总体还是落后的，其落后就在于精密制造加工的落后，超精密加工技术是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向，现代科学技术的发展以试验为基础，所需试验仪器和设备几乎无一不需要超精密加工技术的支撑，目前对于提高磨削驱动平台的精密度，一般采用在现有装备的基础上直接增加直线驱动器或旋转电机的办法，这无疑使得精密加工装备的体积和质量都有所增加，使其加工性能有所降低，并且造成了不小的资源浪费。
[0003]因此，专利技术一种驱动与磨削一体化的驱动平台装备，用于超精密磨削来提高其超精密加工装备的性能，对于我国的先进制造业发展具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台，包括输出杆、六角螺母、砂轮、预紧垫片、支撑架、滚动轴承、通电滑环、散热风扇、预紧螺母、定子端盖、定子、沉头螺母、转子端盖、工字型线圈骨架、弧形永磁体、转子外壳、隔磁筒、磁轭筒、碟簧片、导磁环、通电螺线管线圈骨架、霍尔传感器、螺线管线圈、散热水套、超磁致伸缩棒、垫片、底座、调整棒，其特征在于：所述输出杆呈阶梯棒状结构，在其顶端均匀布置了螺纹结构，通过六角螺帽将砂轮与预紧垫片固定到输出杆上，并保持其同轴，通过杆上的键轴用于锁定砂轮和预紧垫片达到同步转速的目的，输出杆的末端与垫片相接，杆的末端分布两个通孔，可用于引出螺线管内线圈。定子端盖呈圆盘型结构，端盖外围均匀布置6个通孔，通过六角螺钉固定到定子上，圆盘内侧布置有两个通孔，用于引出内部螺线管线圈，圆盘中心带有通孔，其保持与输出杆同心同轴，用于放置滚动轴承，轴承外侧由支撑架固定，支撑架中心带有通孔，用于引出输出杆，两个支角末端带有螺纹孔和螺纹孔，通过螺钉分别于与底座上螺纹孔和螺纹孔相固定，底座中心带有通孔，用于引出调整棒，并且保持同心同轴，底座带有中心圆弧梯台，用于放置定子，所述定子外围圆周两侧均开有螺纹孔，可通过螺钉与两侧端盖相固定，其内部圆周均匀分布6个工字型线圈骨架，分别绕制线圈绕组，线圈绕组通过定子穿线孔引出，所述定子内部前段分别布置有通电滑环和散热风扇，其保持与输出杆高度的同心同轴。
[0006]所述定子外壳内部转子结构包括沉头螺母、转子端盖、工字型线圈骨架、弧形永磁体、转子外壳、隔磁筒、磁轭筒、碟簧片、导磁环、通电螺线管线圈骨架、霍尔传感器、螺线管
线圈、散热水套、超磁致伸缩棒、垫片、底座、调整棒，所述转子端盖呈圆盘型结构，外侧均匀布置6个沉头孔，通过沉头螺钉固定到转子外壳上，中心位置布置一个圆形通孔带有螺纹结构与调整棒上的螺纹固定，与输出杆同心同轴，另外设置一个转子穿线孔引出螺线管线圈，所述转子外壳包括6个凸条，外壳12个螺纹孔，键槽和一个通孔，12个螺纹孔通过沉头螺钉与两个转子端盖相连接，在每两凸条之间插入弧形永磁体，所述隔磁筒安装在转子外壳的通孔中，隔磁筒的外表面与转子外壳的内表面紧密贴合，隔磁筒的键轴插入到转子外壳的键槽内保持同轴，隔磁筒的两端均与转子端盖相接，所述磁轭筒呈圆筒状，外表面设置有键轴与隔磁筒内表面键槽紧密贴合，安装在隔磁筒的通孔内，所述线圈骨架安装于磁轭筒通孔内部，并保持同轴，两边设置有键轴与磁轭筒键槽贴合固定，线圈骨架布置有凹槽与磁轭筒的凹槽贴合构成了内部螺线管线圈的穿线孔，磁轭筒末端布置有通孔，用于引出调整棒，调整棒前端与垫片相连，后一段上带有螺纹结构与转子端盖上的螺纹孔相配合，线圈骨架一端与转子后端盖相连，另一端与导磁环相接，所述螺线管线圈绕制在线圈骨架上，所述垫片有两个，分别置于超磁致伸缩棒的两端，所述超磁致伸缩棒由稀土超磁致伸缩材料制成，具有磁致伸缩正效应，安装在线圈骨架中心通孔内，并保持同轴，所述导磁环一面贴近线圈骨架，另一面贴近碟簧片上，所述碟簧片安装于导磁环和转子前端盖之间。
[0007]一种具有力感知功能的超精密磨削驱动机构及其控制方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将定子内工字型线圈骨架和上线圈绕组同时通入电流，并设置线圈骨架上线圈绕组的电流为I1和线圈骨架上线圈绕组上电流为I4，并且两者电流大小相等，方向相反，即I1＝
‑
I4；
[0009]S2：经过时间T1后，将线圈骨架和上的线圈绕组内同时通入电流，其中线圈骨架通入线圈的电流为I2和线圈骨架通入线圈的电流为I5，并保持两者电流相等，方向相反，即I1＝I2＝
‑
I4＝
‑
I5；
[0010]S3：经过时间T2后，将线圈骨架和上线圈绕组内同时通入电流，其中线圈骨架上线圈绕组通入电流为I3和线圈骨架上线圈绕组上通入电流为I6，保持两者电流大小相等，方向相反，即I3＝I2＝I1＝
‑
I4＝
‑
I5＝
‑
I6；
[0011]S4：重复执行以上步骤，实现磨削机构内部转子的高速转动，从而，从而保持输出杆的高速转动，从而带动磨削砂轮机构的高速转动，通过调节T1和T2的大小，可以实现调速的目的。
[0012]S5：在转子内部的螺线管线圈中通入电流I
Z
，使螺线管线圈形成通电螺线管，在其内部激发出沿轴向的磁场H；
[0013]S6：通过调节电流I
Z
值的大小，控制所产生磁场H的大小，可调节超磁致伸缩棒的伸长量，实现输出杆的直线位移，带动砂轮磨削机构的精确直线位移控制。
[0014]S7：在内部转子螺线管线圈所激发的磁场处的某一点放置一个霍尔传感器，通过各构件的转子穿线孔引出，可以实时测量机构内的电压与电流变化，通过相应的转化变换，可用来测量其压力和转速的大小，实现力和转动速度的精确感知功能
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0016]本专利技术基于旋转磁场原理提出一种高速转动的磨削驱动方案，基于稀土超磁致伸缩材料的正磁致伸缩效应提出一种基于超精密直动功能的磨削驱动方案，并且将高速转动效果和直动效果合二为一，实现了两者的同轴集成一体化，具有结构集成度高，直动精度
高，响应速度的优点。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的整体剖视结构示意图；
[0018]图2为本专利技术输出杆的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术砂轮的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术支撑架的结构示意图；
[0021]图5为本专利技术滚动轴承的结构示意图；
[0022]图6为本专利技术通电滑环内部的结构示意图；
[0023]图7为本专利技术散热风扇的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台，包括输出杆(1)、六角螺母(2)、砂轮(3)、预紧垫片(4)、支撑架(5)、滚动轴承(6)、通电滑环(7)、散热风扇(8)、预紧螺母(9)、定子端盖(10)、定子(11)、沉头螺母(12)、转子端盖(13)、工字型线圈骨架(14)、弧形永磁体(15)、转子外壳(16)、隔磁筒(17)、磁轭筒(18)、碟簧片(19)、导磁环(20)、通电螺线管线圈骨架(21)、霍尔传感器(22)、螺线管线圈(23)、散热水套(24)、超磁致伸缩棒(25)、垫片(26)、底座(27)、调整棒(28)，其特征在于：所述输出杆(1)呈阶梯棒状结构，在其顶端均匀布置了螺纹(101)，通过六角螺帽(2)将砂轮(3)与预紧垫片(4)固定到输出杆(1)上，并保持其同轴，通过杆上的键轴(102)用于锁定砂轮(3)和预紧垫片(4)达到同步转速的目的，输出杆(1)的末端与垫片(26)相接，杆的末端分布两个通孔(103)，可用于引出螺线管内线圈(23)，所述定子端盖(10)呈圆盘型结构，端盖外围均匀布置6个通孔(1001)，通过六角螺钉(9)固定到定子(11)上，圆盘内侧布置有两个通孔(1002)，用于引出内部螺线管线圈(23)，圆盘中心带有通孔(1002)，其保持与输出杆(1)同心同轴，用于放置滚动轴承(6)，轴承(6)外侧由支撑架(5)固定，支撑架(5)中心带有通孔(503)，用于引出输出杆(1)，两个支角末端带有螺纹孔(501)和螺纹孔(502)，通过螺钉分别于与底座(27)上螺纹孔(2701)和螺纹孔(2702)相固定，底座(27)中心带有通孔(2704)，用于引出调整棒(28)，并且保持同心同轴，底座(27)带有中心圆弧梯台(2703)，用于放置定子(11)，所述定子(11)外围圆周两侧均开有螺纹孔(1102)，可通过螺钉与两侧端盖(10)相固定，其内部圆周均匀分布6个工字型线圈骨架(1103)，分别绕制线圈绕组，线圈绕组通过定子穿线孔(1101)引出，所述定子(11)内部前段分别布置有通电滑环(7)和散热风扇(8)，其保持与输出杆(1)高度的同心同轴。2.根据权利要求1所述的一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台，其特征在于：所述定子外壳内部转子结构包括沉头螺母(12)、转子端盖(13)、工字型线圈骨架(14)、弧形永磁体(15)、转子外壳(16)、隔磁筒(17)、磁轭筒(18)、碟簧片(19)、导磁环(20)、通电螺线管线圈骨架(21)、霍尔传感器(22)、螺线管线圈(23)、散热水套(24)、超磁致伸缩棒(25)、垫片(26)、底座(27)、调整棒(28)，所述转子端盖(13)呈圆盘型结构，外侧均匀布置6个沉头孔(1302)，通过沉头螺钉(12)固定到转子外壳(16)上，中心位置布置一个圆形通孔(1301)带有螺纹结构与调整棒(28)上的螺纹(2802)固定，与输出杆同心同轴，另外设置一个转子穿线孔(1303)引出螺线管线圈(23)，所述转子外壳(16)包括6个凸条(1601)，外壳12个螺纹孔(1602)，键槽(1603)和一个通孔(1604)，12个螺纹孔(1602)通过沉头螺钉(12)与两个转子端盖(13)相连接，在每两凸条(1601)之间插入弧形永磁体(15)，所述隔磁筒(17)安装在转子外壳(16)的通孔(1604)中，隔磁筒(17)的外表面与转子外壳(16)的内表面紧密贴合，隔磁筒(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻曹丰，吴干，段永勇，肖志豪，王玉，陈卓，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：