专利名称：计算机控制的极坐标定位装置及方法
技术领域：
本发明属于自动控制领域，涉及一种可便携、使用范围大的自动化加工装 置及方法，具体涉及一种计算机控制的极坐标定位装置及方法。
技术背景目前的机械加工定位方法都是采用X—Y平面坐标方式工作的，例如多种 加工机床的定位、雕刻机的定位，其特点是定位坐标轴固定安装在X方向和Y 方向，形成一个工作平面，使用时必须在固定场地使用，可操作的工作面有限。 其缺点 一方面是不能随时改变结构而便于携带；另一方面是加工件必须放在 有限的加工平台上。在一些特殊的应用场合，例如野外用的便携雕刻机，要求设备不用时能放 在一个小的箱子内。再如钳工的划线工作，工件有时要平放，有时要立放，有 时工件也可能很大，不能放在固定的平台上等，X—Y平面坐标定位就适应不了 这些场合的需要。 发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种计算机控制的极坐标定位装置及方 法，在计算机图形数据的控制下，解决大工件、工件位置多变和便携情况下的 定位加工问题。本发明的技术解决方案是该计算机控制的极坐标定位装置构成如下本装置的原点平台，是整个装置的底盘。该底盘通过螺栓或磁性吸盘固定 定位在工作场所适当位置。该原点平台中心的下面安装角位移步进电机，该电机和原点平台固定在一 起；电机轴穿过原点平台的中心和一个轴承的外环支架固定在一起，当角位移 步进电机在计算机控制下执行轴承的定量角度位移运动时带动该定位丝杠做同 样运动。定位丝杠和轴承连接的这一端的端头和丝杠旋转步进电机的轴连接在 一起，丝杠旋转步进电机的机身和轴承的外环支架固定在一起，丝杠旋转步进 电机在计算机控制下执行定位丝杠的定量旋转，带动定位丝杠上的螺母在定位 丝杠上做纵向位移，其结果是定位丝杠上的螺母在以上二个坐标的规范下定量 运动，实现连续定位。螺母上安装划针或其他加工工具，螺母可以运动到计算 机指定的坐标位置，完成加工工具的平面连续定位，进行划线或雕刻等工作。角位移步进电机和丝杠旋转步进电机由步进电机控制器控制位移量，步进 电机控制器和微机相连。如果采用能Z向位移且可旋转的雕刻头等，还应当有 一个和微机相连控制器，控制旋转速度和Z向位移。当此计算机控制的极坐标定位装置的螺母上安装钳工的划针时，可以进行工件加工划线；当螺母上安装的是能沿第三坐标Z向位移且可旋转的雕刻头时， 该装置也可以进行雕、钻、铣等加工操作。该装置使用时，在微机上通过图形处理软件将要加工的图形数据转换为定 位丝杠轴向旋转运动和以角位移步进电机轴为原点的角转向运动的数据参数并 传送到步进电机控制器；步进电机控制器将数据转变为二电机的运动控制脉冲， 完成连续的定量定位运动。本发明的有益效果是本发明解决了钳工划线工作的自动化问题，特别是 复杂的和重复划线时，提高了效率；本发明适合工作场合变化的场合，例如在室外的大工件上，在不同放置角度上都能进行工作。本发明可以容易装入一个 长方形的体积相对小的箱子内，适合于携带。由于计算机中装有事先装好的各 种工作的加工数据，进入工作状态快，例如在野外制造一个复杂图案的密封垫， 短时间内可利用雕刻功能制造出来。
图1是本发明装置的结构俯视图。图2是本发明装置的结构剖视图。 图3是本发明的计算机工作流程图。图中1原点平台；2角位移步进电机，3轴承及轴承支架；4丝杠旋转步 进电机；5螺母；6丝杠；7固定器；8雕刻头控制器；9步进电机控制器；10 微机；11角位移歩进电机轴；12丝杠旋转步进电机轴；13丝杠旋转步进电机 和轴承支架连接螺丝。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。具体实施时，根据加工需要，按工作范围的大小，可以做成几个型号。最基 本的也是最常用的结构是原点平台1面积300X300mm;固定器7用磁性吸盘; 丝杠6采用长度800mm的精密滚珠丝杠6;轴承3嵌在一个支架3上；角位移 步进电机2的轴11垂直和轴承支架3用螺丝固定连接。丝杠旋转歩进电机15和轴承支架3用螺丝固定在一起，电机15的轴12和 定位丝杠6也用螺丝固定在一起。步进电机控制器9采用双电机控制器，也可采用二个单电机控制器， 一般用 USB接口或232接口和微机10连接。雕刻头控制器8也与微机10用232接口 或USB接口连接(根据需要选用)。微机软件用C语言或其他软件工具写成。步进电机控制器9和雕刻头控制器8放在一个箱子屮，有引出端子，使用时 用导线将端子和微机10及定位装置上的电机2和4连接；定位装置平时可装在 另一个箱子中，便于携带。 实施例l:自动划线装置。钳工在板材加工时首先要划线，可以在螺母5处安装划针，然后把原点平 台1固定在某处，只要螺母5的运动范围在划线范围内即可。 实施例2:野外加工装置。在野外如需一个异性密封垫，或一个特殊的可雕刻的工件。在本装置安装 上雕刻头及控制器8，可进行定量的雕、铣、钻等工序，特别适用于军用机械或 舰船机械等场合。
权利要求
1、计算机控制的极坐标定位装置，其特征在于有一个原点平台(1)，也是装置的底盘，通过固定器(7)定位在工作场所适当位置；该原点平台(1)的中心下面安装角位移执行步进电机(2)，该电机(2)和原点平台(1)固定在一起；电机轴(11)穿过原点平台(1)的中心和一个轴承的外环支架(3)固定在一起，当角位移步进电机(2)在计算机控制下执行轴承(3)的定量角度位移运动时带动丝杠(6)同样运动；丝杠(6)和轴承连接的这一端的端头和丝杠旋转步进电机轴(12)连接在一起，丝杠旋转步进电机(4)的机身和轴承及轴承支架(3)固定在一起，丝杠旋转步进电机(4)在计算机控制下执行丝杠(6)的定量旋转，带动丝杠(6)上的螺母(5)在丝杠(6)上做纵向位移，结果是丝杠(6)上的螺母(5)在以上二个坐标的规范下定量运动，实现连续定位；螺母(5)上安装加工工具。
2、 根据权利要求l所述的计算机控制的极坐标定位装置，其特征在于螺 母(5)上安装的加工工具是钳工的划针。
3、 根据权利要求1所述的计算机控制的极坐标定位装置，其特征在于螺 母(5)上安装的加工工具是能沿第三坐标Z向位移且旋转的雕刻头，雕刻头受 雕刻头控制器(8)控制。
4、 根据权利要求1所述的计算机控制的极坐标定位装置，其特征在于原 点平台(1)用固定器(7)固定在某一平面上，固定器(7)是螺栓或磁性吸盘。
5、 应用权利要求1所述的计算机控制的极坐标定位装置的方法，其特征在 于使用计算机控制的极坐标定位装置时，在微机(10)上通过图形处理软件 将要加工的图形数据转换为丝杠(6)的轴向旋转运动和以角位移步进电机轴(11)为原点的角转向运动的数据参数并传送到步进电机控制器(9);步进电机控制器(9)将数据转变为二电机运动的控制信号，完成连续的定量定位运动。
全文摘要
本发明公开了一种计算机控制的极坐标定位装置及方法。其特征在于一个轴承的内环与一个精密定位丝杠的一端相连，安装角位移执行步进电机，角位移步进电机在计算机控制下执行轴承的定量角度位移运动时带动与之相连的定位丝杠做同样运动；轴承及支架还和丝杠旋转步进电机相连，该电机轴和精密定位丝杠连接，丝杠旋转步进电机在计算机控制下执行定位丝杠的定量旋转，其结果是定位丝杠上的螺母在以上二个坐标的规范下定量运动；螺母上安装加工工具。本发明的有益效果是本发明解决了钳工划线工作的自动化问题，适合工作场合变化的场合且便于携带。
文档编号G05B19/402GK101231518SQ20071015792
公开日2008年7月30日 申请日期2007年11月1日 优先权日2007年11月1日
发明者李明伟, 郭成安 申请人:大连理工大学