机床进给机构及其大行程纳米级分辨率运动进给驱动装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种机床进给机构，包括床身、设置在床身上的溜板、以及设置在溜板运动方向上的驱动装置，驱动装置装设在溜板的顶面，驱动装置包括两个安装座、两个直线电机、一个过桥板、两条高分辨率的位置反馈元件光栅、两个读数头及一个运动控制系统；安装座连接在溜板上，两个直线电机对称安装在两个安装座内侧面，过桥板将两个直线电机联结在一起，读数头连接在安装座顶面，读数头下方连接光栅；通过运动控制系统和光栅，驱动溜板相对床身做纳米分辨率的运动。本发明将直线电机置于溜板上方，采用对称结构的双电机驱动，使溜板的平稳性能大大提高，且通过运动控制系统进行指令设置，可以驱动溜板按照纳米分辨率的精度平稳执行运动。
【专利说明】机床进给机构及其大行程纳米级分辨率运动进给驱动装置
[0001] 【【技术领域】】 本发明涉及精密机床制造【技术领域】，尤其涉及控制机床中高分辨率运动系统(溜板）的 大行程纳米分辨率运动进给驱动装置。
[0002] 【【背景技术】】 纳米级分辨率运动进给驱动装置应用于机床的主要运动部件溜板中，市场上有使用压 电陶瓷作为驱动系统的，也有使用精密丝杠作为驱动系统的。
[0003] 使用压电陶瓷作为驱动系统的进给驱动装置是基于压电陶瓷材料的逆压电效应， 通过对压电材料施加一定的电场，控制压电材料的形变，进而作为一种微驱动的方式，并控 制其机械变形产生直线运动。它具有结构简单，低速、大力矩的优点。但是这种方式最明显 的问题是驱动运动部件的行程非常小，不能完全满足较大尺寸工件的加工要求。
[0004] 使用精密丝杠作为驱动系统的进给驱动装置，对于较大尺寸的溜板，丝杠的驱动 方式会使溜板在运动方向上产生微小的摆动，并在与运动垂直方向产生波动，会影响运动 的平稳性。
[0005] 因此，对于较大型的机床溜板部件，如何实现高分辨率的运动，同时满足大行程以 及比较平稳的运动要求，成为机床制造领域需要解决的问题。 【
【发明内容】
】 针对现有技术存在的不足，本发明提供一种机床进给机构及其大行程纳米级分辨率运 动进给驱动装置，从而解决大型运动部件的高分辨率和运动平稳性的问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：一种机床进给机构，包括 床身、设置在所述床身上的溜板、以及设置在所述溜板运动方向上的驱动装置，所述驱动装 置安装在所述溜板的顶面，所述驱动装置包括两个安装座、两个直线电机、一个过桥板、两 条高分辨率的位置反馈元件光栅、两个读数头及一个运动控制系统；所述安装座连接在所 述溜板上，两个所述直线电机对称安装在两个所述安装座内侧面，所述过桥板将两个所述 直线电机联结在一起，所述读数头连接在所述安装座顶面，所述读数头下方连接所述光栅； 通过所述运动控制系统和所述光栅，驱动所述溜板相对所述床身做纳米分辨率的运动。
[0007] 进一步地，所述直线电机与其固定的所述安装座之间放置有隔磁板。
[0008] 进一步地，所述直线电机与所述过桥板之间设有冷却板。
[0009] 进一步地，所述读数头通过支架连接在所述安装座。
[0010] 进一步地，所述读数头配置有调整螺钉。
[0011] 进一步地，所述光栅安装在光栅安装板上。
[0012] 进一步地，所述溜板底面设置有多个空气静压支承垫，所述空气静压支承垫通过 空气管道通向所述溜板侧面外，由压力控制阀控制。
[0013] 进一步地，所述床身放置在品字排列的三个减振支撑上面。
[0014] 本发明的驱动装置与现有的运动驱动系统不同，现有的系统将电机放置在溜板与 床身之间，一个位置驱动。对于结构尺寸比较大的运动部件(溜板)，在行走过程中，部件会 在水平面发生纳米量级的摆动，运动的平稳性比较差。本驱动装置将所述直线电机置于所 述溜板上方，采用对称结构的双电机驱动，使所述溜板的平稳性能大大提高，同时使用所述 直线电机使传动的环节简化，提高了控制系统的精度，且通过所述运动控制系统进行指令 设置，可以驱动所述溜板按照纳米分辨率的精度平稳执行运动。
[0015] 为便于贵审查委员能对本发明的目的、形状、特征及其功效皆能有进一步的认识 与了解，并结合实施例与附图作详细说明。 【【专利附图】
【附图说明】】 图1为本发明组合图； 图2为本发明的直线电机结构与光栅结构部分示意图； 图3为本发明的空气管路与空气静压支承垫连接通路的示意图。
[0016] 【具体实施方式】的附图标号说明： 【【具体实施方式】i
【权利要求】
1. 一种机床进给机构，包括床身、设置在所述床身上的溜板、以及设置在所述溜板运动 方向上的驱动装置，其特征在于：所述驱动装置装设在所述溜板的顶面，所述驱动装置包括 两个安装座、两个直线电机、一个过桥板、两条高分辨率的位置反馈元件光栅、两个读数头 及个运动控制系统； 所述安装座连接在所述溜板上，两个所述直线电机对称安装在两个所述安装座内侧 面，所述过桥板将两个所述直线电机联结在一起，所述读数头连接在所述安装座顶面，所述 读数头下方连接所述光栅； 通过所述运动控制系统和所述光栅，驱动所述溜板相对所述床身做纳米分辨率的运 动。
2. 如权利要求1所述的机床进给机构，其特征在于：所述直线电机与其固定的所述安 装座之间放置有隔磁板。
3. 如权利要求1所述的机床进给机构，其特征在于：所述直线电机与所述过桥板之间 设有冷却板。
4. 如权利要求1所述的机床进给机构，其特征在于：所述读数头通过支架连接在所述 安装座。
5. 如权利要求1所述的机床进给机构，其特征在于：所述读数头配置有调整螺钉。
6. 如权利要求1所述的机床进给机构，其特征在于：所述光栅安装在光栅安装板上。
7. 如权利要求1所述的机床进给机构，其特征在于：所述溜板底面设置有多个空气静 压支承垫，所述空气静压支承垫通过空气管道通向所述溜板侧面外，由压力控制阀控制。
8. 如权利要求1所述的机床进给机构，其特征在于：所述床身放置在品字排列的三个 减振支撑上面。
【文档编号】B23Q15/013GK104400534SQ201410587762
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】贺大兴, 李云飞, 李军, 刘春雨, 樊立新, 赵松伦, 姜振, 索奇, 张怀庆, 祝天鹏 申请人:北京工研精机股份有限公司