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电机咨询:圆筒型直线电机在机床上的应用 [原创 2010-04-28 16:39:23]   
       早在1917年就出现了{dy}台圆筒型,事实上那是一种具有换接初级线圈的直流磁阻。当时人们试图将它作为导弹发射装置,但其发展并没有超出模型阶段。直至20世纪50年代中期,控制、材料等技术的飞速发展极大地促进了的发展,圆筒型的优越性开始体现出来,其应用范围越来越广。1978年A. Mendrela和J. Turowski设计了一种能产生螺旋运动的直线感应,并用于车床和镗床上;也有人将圆筒型用于加工中心的机械手中。近年来,圆筒型在机床上的应用增多,而且发展较快。特别是在行程长度小于0.5m的情况,采用圆筒型能更好地利用材料,可使相应的传动装置结构更加简单紧凑,因而受到了高度的重视。

        传统的机械式冲压机(冲床)的动力来源于旋转,它需要一整套复杂的转换机构将旋转运动转变为所需的直线往复运动,为获得足够的冲压力,还需配备一只储能大飞轮。因而,这种冲压机部件多,结构复杂,体积笨重,噪声大,生产周期长,使用不灵活,而且容易发生人身伤害事故。为此,浙江大学研制了一种由驱动的冲压机,其总体结构示意图如图3所示。它主要分为三大部分,即机身部分、部分和控制系统部分。所采用的主要为圆筒型直线感应。其基本工作原理为:插上电源,起动电源开关,的初级通电并产生电磁力,使圆柱型次级带动模架向下运动,冲压工件;冲压结束,次级在反向电磁力与恢复弹簧的拉动下回到初始位置,等待下一次的冲压。这种新型冲压机和传统的机械式冲压机相比,具有结构简单;体积小、重量轻;无周期性的机械噪声;脉冲式工作,有节能效果;冲压吨位、频率、速度可调;易于控制,能实现多种保护功能。

        近年来,一种在机床结构技术上有突破性进展的并联机床引起了全球机床制造业的关注。并联机床实质上是机器人技术与机床结构技术相结合的产物。并联机床与传统的数控机床在特性上形成了鲜明的对比。传统数控机床的各运动自由度是串联相接的,传动链长,系统刚性差,累积误差大而精度低。并联机床采用并联闭环静定或非静定杆系结构,具有很高的刚度;其传动链极短,没有累积误差,故精度高;而且其运动部件质量小、惯性小,大大改善了动态响应性能,可以获得很高的进给速度和加速度。因而,美、日、欧、俄等国对这种新型数控装备的工程应用前景和市场潜力极为乐观,纷纷斥巨资竞相研究和开发。目前,国内外研制的并联机床大多是基于Stewart平台结构,其进给传动系统是由6根可变长度驱动杆组成,通过改变驱动杆长度来改变带有刀具的活动平台的位姿以实现进给运动。在机床运行过程中,6根驱动杆必须统一协调运动,因而要求各驱动杆必须在工作空间内的任何方向都能进行快速的精密伸缩运动。这就给驱动杆在结构设计和工程实现上带来了很大的困难。目前,驱动杆一般是通过旋转和滚珠丝杠螺母副来驱动;或者通过滑动柱塞的伸缩或滑块运动来驱动。但驱动杆的这些驱动方式在响应速度和精度等方面很难满足并联机床的需要,因而有必要寻找新的驱动方式。对照圆筒型的特点,可以发现圆筒型非常适合于并联机床驱动杆的驱动,并可以与驱动杆进行一体化设计,因而在并联机床上具有广泛的应用前景。

        我们最近设计用圆筒型驱动的并联机构坐标测量机,其中圆筒型与驱动杆设计成一个整体,而的圆筒型初级通过万向联轴器与静止的基座相联结,的圆柱型次级通过球形铰链与安装激光测头的动平台相联结。其基本工作原理为:在圆筒型的初级绕组中通入交流电源,将产生沿轴向的行波磁场,并形成电磁推力,使的次级作伸缩运动,从而使驱动杆的长度发生变化,使测头移动至测点位置,同时由高精度光栅对驱动杆长度的变化量进行xx检测,并以此为依据,计算出测点处的空间坐标。并联机构坐标测量机的小惯性、无切削力的特点可使的优点得到更加充分的发挥,从而实现快速精密测量。并联机构坐标测量机可根据需要设计成多种结构形式,从而大大拓宽坐标测量机的应用领域。

        随着新型磁性材料的不断涌现,以及在设计、制造、控制等方面的不断进步,圆筒型以其所特有的优越性必定会在机床上获得越来越广泛的应用。目前这方面的应用还只是处于初级阶段,还有许多问题需要解决,但我们必须给予高度重视,在思想上和技术上做好一切准备,抢占这一领域的制高点。

 



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