一种五坐标运动微型机构及其控制方法技术

本发明专利技术给出了一种五坐标运动微型机构及其控制方法，分别采用单摆头的

【技术实现步骤摘要】
一种五坐标运动微型机构及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种五坐标运动微型机构及其控制方法，属于专用数控机床设备控制

。

技术介绍

[0002]五坐标数控加工机床是一种加工复杂曲面工件的重要设备，机构复杂，价格昂贵，特别是微型的复杂曲面工件的专用加工设备，更是具有很高的技术要求
。
[0003]本专利技术给出了一种五坐标运动微型机构及其控制方法，分别采用单摆头的
A
轴旋转刀具运动机构，以及双电机和齿轮啮合的
C
轴回旋分度机构，再利用普通的龙门机构，可实现五坐标数控加工
。
水平的
Y
轴运动和垂直的
Z
轴运动，都采用双电机双侧同步控制，有效提高了微型五坐标运动机构的总体刚度，解决了现有技术中存在的左右两侧导轨不同步
、
精度低等技术问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术给出了一种五坐标运动微型机构及其控制方法，目的是提供一种全新的微型的复杂曲面工件的专用加工设备及其相关技术
。
[0005]一种五坐标运动微型机构及其控制方法，包括
A
坐标方向的旋转分度运动，
C
坐标方向的旋转分度运动，
X
坐标方向和
Y
坐标方向的水平运动，
Z
坐标方向的垂直运动，
X
坐标运动为龙门横梁上导轨丝杆的运动，
Y
坐标运动为龙门底部双侧水平导轨丝杆的运动，
Z
轴运动为龙门双侧垂直导轨丝杆的运动，
A
坐标运动为与所述横梁导轨上滑块相连接的旋转刀具围绕横梁的摆动，
C
坐标运动为安装在所述
Y
坐标双侧导轨上做
Y
坐标运动的平动滑台上的旋转台的分度转动，所述旋转台的特征在于，2个
C
轴电机的轴分别与2个具有较小基圆直径的齿轮相连，2个具有较小基圆直径的齿轮分别在双侧与同一个具有较大基圆直径且齿数较多的齿轮啮合，通过同步控制使得2个
C
轴电机的转速相同，分别从双侧驱动较大基圆直径的齿轮转动，有一圆形金属托板通过中心轴杆支撑，中心轴杆与所述具有较大基圆直径且齿数较多的齿轮的轴孔通过过盈配合连接；所述平动滑台的特征在于，包括双层矩形金属托板，双层金属板的上下板刚性重叠连接，板间留有空隙距离，双层矩形金属托板上下板上分别有相同直径的孔，孔内安装轴承，所述中心轴杆分别与双层金属板上下板上的轴承的内圈配合连接，所述
C
轴电机也安装于所述平动滑台上；所述
Y
坐标方向运动机构的特征是，包括两个
Y
轴电机，分别是
Y
轴电机1和
Y
轴电机2，
Y
轴电机1的轴直连
Y
轴丝杆1，
Y
轴丝杆1与
Y
轴滑块1相连，
Y
轴电机2的轴直连
Y
轴丝杆2，
Y
轴丝杆2与
Y
轴滑块2相连，
Y
轴滑块1和
Y
轴滑块2分别与所述平动滑台的两侧相连；所述
Z
坐标方向运动机构的特征是，包括两个
Z
轴电机，分别是
Z
轴电机1和
Z
轴电机2，
Z
轴电机1的轴直连
Z
轴丝杆1，
Z
轴丝杆1与
Z
轴滑块1相连，
Z
轴电机2的轴直连
Z
轴丝杆2，
Z
轴丝杆2与
Z
轴滑块2相连，
Z
轴滑块1和
Z
轴滑块2分别与一矩形金属板的两侧相连，此一金属板称为横梁；所述
X
坐标方向运动机构的特征是，包括
X
轴电机，
X
轴电机的轴直连
X
轴丝杆，
X
轴丝杆与
X
轴滑块相连，
X
轴滑块与所述
A
轴电机的定子相
连
。
[0006]进一步地，所述
Y
坐标运动和
Z
坐标运动，均为双电机同步运动控制，所述同步运动控制包括了运动速度和运动位移的同步
。
[0007]进一步地，所述各个坐标轴驱动电机的控制单元均通过
Ethercat
实时控制总线与五坐标运动控制系统相连接
。
[0008]进一步地，所述五坐标运动控制系统采用
X86
的工业控制计算机为硬件平台，采用实时的
Linux
操作系统为软件平台
。
[0009]进一步地，所述五坐标运动控制采用两级插补的方式，在所述基于
X86
的工业控制机完成粗插补运算，在各个电机的系统中完成精插补运算
。
[0010]进一步地，所述五坐标运动控制系统的软件采用分层的模块化结构，包括接口层
、
数控加工代码预处理层
、
刀具补偿运算层
、
运动过程升降速处理层
、
实时插补运算层
。
[0011]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过上述的五坐标运动微型机构，提供了一种全新的微型复杂曲面工件的加工设备，分别采用单摆头的
A
轴旋转刀具运动机构，以及双电机和齿轮啮合的
C
轴回旋分度机构，再利用普通的龙门机构，可实现五坐标数控加工
。
水平的
Y
轴运动和垂直的
Z
轴运动，都采用双电机双侧同步控制，有效提高了加工机构的总体刚度，解决了现有技术中存在的左右两侧导轨不同步
、
精度低等技术问题
。
附图说明
[0012]图1是本专利技术机构原理图；
[0013]图2是本专利技术
C
轴回旋分度机构原理图
。
[0014]图3是本专利技术
C
轴回旋分度机构投影视图
。
[0015]图4是本专利技术的双电机反馈同步驱动原理图
。
[0016]图1中：1‑
1、Y
轴1号电机；1‑
2、Y
轴2号电机；2‑
1、Z
轴1号电机；2‑
2、Z
轴2号电机；
3、X
轴电机；
4、Y
轴滚珠丝杆导轨；
5、Z
轴滚珠丝杆导轨；
6、X
轴滚珠丝杆导轨；
7、
滑块；
8、
滑台；
9、C
轴回旋分度机构；
10、A<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种五坐标运动微型机构及其控制方法，包括的
A
坐标方向的旋转分度运动，
C
坐标方向的旋转分度运动，
X
坐标方向和
Y
坐标方向的水平运动，
Z
坐标方向的垂直运动，
X
坐标运动为龙门横梁上导轨丝杆的运动，
Y
坐标运动为龙门底部双侧水平导轨丝杆的运动，
Z
轴运动为龙门双侧垂直导轨丝杆的运动，
A
坐标运动为与所述横梁导轨上滑块相连接的旋转刀具围绕横梁的摆动，
C
坐标运动为安装在所述
Y
坐标双侧导轨上做
Y
坐标运动的平动滑台上的旋转台的分度转动，所述旋转台的特征在于，2个
C
轴电机的轴分别与2个具有较小基圆直径的齿轮相连，2个具有较小基圆直径的齿轮分别在双侧与同一个具有较大基圆直径且齿数较多的齿轮啮合，通过同步控制使得2个
C
轴电机的转速相同，分别从双侧驱动较大基圆直径的齿轮转动，有一圆形金属托板通过中心轴杆支撑，中心轴杆与所述具有较大基圆直径且齿数较多的齿轮的轴孔通过过盈配合连接；所述平动滑台的特征在于，包括双层矩形金属托板，双层金属板的上下板刚性重叠连接，板间留有空隙距离，双层矩形金属托板上下板上分别有相同直径的孔，孔内安装轴承，所述中心轴杆分别与双层金属板上下板上的轴承的内圈配合连接，所述
C
轴电机也安装于所述平动滑台上；所述
Y
坐标方向运动机构的特征是，包括两个
Y
轴电机，分别是
Y
轴电机1和
Y
轴电机2，
Y
轴电机1的轴直连
Y
轴丝杆1，
Y
轴丝杆1与
Y
轴滑块1相连，
Y
轴电机2的轴直连
Y
轴丝杆2，
Y
轴丝杆2与
Y
轴滑块2相连，
Y
轴滑块1和
Y
轴滑块2分别与所述平动滑台的两侧相连；所述
Z
坐标方向运动机构的特征是，包括两个
Z
轴电机，分别是
Z
轴电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，陈子健，傅士元，陈明轩，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：