一种直线电机进给机构实验装置制造方法
【专利摘要】本发明创造涉及一种直线电机进给机构实验装置。采用的技术方案是：连接板跨接在基座Ⅰ和基座Ⅱ上，其两端分别与基座Ⅰ和基座Ⅱ通过滑道活动连接，测量仪支架跨接在基座Ⅰ和基座Ⅱ上，支撑架Ⅰ两端分别与基座Ⅰ和基座Ⅱ固定，支撑架Ⅰ通过连接体与连接板活动连接。基座Ⅰ上设有两条导轨Ⅰ，基座Ⅰ的两端设有缓冲器Ⅰ，滑板Ⅰ与导轨Ⅰ滑动连接。基座Ⅱ上设有两条导轨Ⅱ，基座Ⅱ的两端设有缓冲器Ⅱ，滑板Ⅱ与导轨Ⅱ滑动连接，基座Ⅱ的一端设有支撑架Ⅱ，支撑架Ⅱ与滑板Ⅲ固定。设有检测系统、电气柜和控制系统。本发明创造可以对直线电机的性能进行检测。
【专利说明】一种直线电机进给机构实验装置
【技术领域】
[0001]本发明创造涉及数控机床用直线电机进给机构测试领域，具体为一种直线电机进给机构性能测试试验装置。
【背景技术】
[0002]高速/复合数控机床要求进给系统具有高进给速度和高加速度，采用直线电机直接驱动工作台作直线进给运动，实现了进给系统的“零传动”，是高速/复合数控机床的理想选择。直线电机直接驱动的方式是一种新的传动方式，直线电机进给机构性能好坏直接影响机床的整机性能。因此，了解掌握各个影响直线电机进给机构性能的因素，对设计、分析、应用直线电机进给机构至关重要。
[0003]直线电机自身的结构因素导致这种直接驱动方式也存在缺点，诸如推力波动、发热、控制性能要求高以及防护严格等。为了更好的研究直线电机直接驱动方式，充分发挥其优势，尽量减少因为自身缺点造成的影响，掌握直线电机直驱技术和推广直线电机进给系统的应用，建立直线电机进给实验台具有重要意义。
【发明内容】
[0004]为了解决以上问题，本发明创造提供一种直线电机进给机构实验装置，通过该装置可以对直线电机的性能进行检测。
[0005]本发明创造采用的技术方案是:一种直线电机进给机构实验装置:
[0006]连接板跨接在基座I和基座II上，其两端分别与基座I和基座II通过滑道活动连接，测量仪支架跨接在基座I和基座II上，支撑架I两端分别与基座I和基座II固定，支撑架I通过连接体与连接板活动连接。
[0007]基座I上设有两条导轨I，基座I的两端设有缓冲器I，滑板I与导轨I滑动连接。
[0008]基座II上设有两条导轨II，基座II的两端设有缓冲器II，滑板II与导轨II滑动连接，基座II的一端设有支撑架II，支撑架II与滑板III固定。
[0009]设有检测系统，所述的检测系统包括拉压力传感器、S型称重传感器、安装在导轨I两侧的光栅尺1、安装在导轨II两侧的光栅尺I1、安装在测量仪支架上并分别对应于基座1、基座II和支撑架I的三个激光微距测量仪、安装在基座I和基座II上的若干温度传感器和测试柜。根据需要检测的项目，选择拉压力传感器或S型称重传感器安装在支撑架I或支撑架II上。
[0010]设有电气柜和控制系统，用于驱动直线电机运转。
[0011]上述的一种直线电机进给机构实验装置，每个激光微距测量仪对应安装一个限位保护装置。
[0012]上述的一种直线电机进给机构实验装置，在连接板上安装配重块。
[0013]上述的一种直线电机进给机构实验装置，检测系统包括激光干涉仪，激光干涉仪安装在基座的周边，并与测试柜连接。
[0014]上述的一种直线电机进给机构实验装置，检测系统包括功率分析仪，功率分析仪与测试柜连接。
[0015]上述的一种直线电机进给机构实验装置，检测系统包括激振器，激振器与测试柜连接。
[0016]上述的一种直线电机进给机构实验装置，基座I和基座II上分别设有支撑拖链I的拖链支架I和支撑拖链II的拖链支架II。
[0017]本发明创造的有益效果是:
[0018]I)本发明创造在支撑架I或支撑架II上安装拉压力传感器作为直线电机驱动端的负载，可以分别测量单个或两个并联直线电机的推力和推力波动情况，改变支撑架I或支撑架II的位置，可以测量行程内不同位置的推力波动情况，因此，可以分析单个或两个并联直线电机进给机构在不同部位置的推力及推力波动变化。
[0019]2)本发明创造在支撑架I或支撑架II上安装上S型称重传感器，可对单个或并联的两个直线电机的静刚度进行测试，通过分析测试得到的数据可以对直线电机进给机构的静刚度评价及优化进行研究，明确静刚度对直线电机进给机构性能的影响。
[0020]3)本发明创造通过强迫激振实验，分析测试得到的数据可以对直线电机进给机构的动刚度进行评价及优化。
[0021]4)本发明创造通过激光干涉仪直接测量，通过测试数据来评价直线电机的直线运动单元的定位精度和重复定位精度数值。
[0022]5)本发明创造在直线电机初级和次级的进程上布置若干温度传感器，采集待测点温度，可进行直线电机温升测试，该项测试可以为直线电机进给机构温升控制提供数据支撑。
[0023]6)本发明创造设置了光栅尺，在直线电机运动过程中实时采集光栅尺的位置数据。由这些数据可以计算出运动过程中的速度和加速度值，来评价直线电机进给机构的速度与加速度。
[0024]7)本发明创造设置了配重块，通过功率分析仪来测量直线电机空载正行、空载逆行、负载正行、负载逆行的电能质量，实时记录实验数据，通过对直线电机电能质量数据的监测，可以检验直线电机进给机构运行状态是否正常，电能质量的变化是否处于合理的变化范围之内。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明创造的结构示意图。
[0026]图2是本发明创造基座部分的俯视图。
[0027]图3是图2的A向视图。
[0028]图4是图2的B向视图。
【具体实施方式】
[0029]实施例1 一种直线电机进给机构实验装置
[0030]如图1-图4所示，一种直线电机进给机构实验装置[0031]连接板(11)跨接在基座I (20)和基座II (30)上，其两端分别与基座I (20)和基座II (30)通过滑道(40)活动连接，测量仪支架(12)跨接在基座I (20)和基座II (30)上，支撑架I (13)两端分别与基座I (20)和基座II (30)固定，支撑架I (13)通过连接体
(14)与连接板(11)活动连接。
[0032]基座I (20)上设有两条导轨I (21)，基座I (20)的两端设有缓冲器I (22)，滑板I (23)与导轨I (21)滑动连接。
[0033]基座II (30)上设有两条导轨II (31)，基座II (30)的两端设有缓冲器II (32)，滑板II (33)与导轨II (31)滑动连接，基座II (30)的一端设有支撑架II (34)，支撑架II (34)与滑板III (35)固定。
[0034]设有检测系统，所述的检测系统包括拉压力传感器(51)、S型称重传感器(52)、安装在导轨I (21)两侧的光栅尺I (53)、安装在导轨II (31)两侧的光栅尺II (54)、安装在测量仪支架(12)上并分别对应于基座I (20)、基座II (30)和支撑架I (13)的三个激光微距测量仪(55)，每个激光微距测量仪(55)对应安装一个限位保护装置(58)、安装在基座I (20)和基座II (30)上的若干温度传感器(56)和测试柜(57)。根据所要检测的项目，选择拉压力传感器(51)或S型称重传感器(52)安装在支撑架I (13)或支撑架II (34)上。
[0035]设有电气柜(61)和控制系统(62),用于驱动直线电机运转。
[0036]为了负载试验的需求，在连接板(11)上安装配重块(70)。
[0037]为了进一步测试直线电机的定位精度和重复定位精度，检测系统还包括激光干涉仪(81)，激光干涉仪(81)安装在基座的周边，并与测试柜连接(57)。激光干涉仪(81)配有不同镜组，实现定位、重复定位精度测试功能，精度高，稳定性好。
[0038]为了进一步测试空载或负载时，直线电机电能质量，检测系统还包括功率分析仪
(82)，功率分析仪(82)与测试柜连接(57)。
[0039]为了进一步测试直线电机的动刚度，检测系统包括激振器(83)，激振器(83)与测试柜(57)连接。
[0040]为了将各种电源线规整，在基座I (20)和基座II (30)上分别设有支撑拖链I (24)的拖链支架I (25)和支撑拖链II (36)的拖链支架II (37)。
[0041]本实验装置，在检测时，将直线电机的次级(91)安装在基座的两条导轨内，将直线电机的初级(92)固定在连接板的下端，并与滑板固定连接。
[0042]在检测过程中，根据检测项目的需要，选择拉压力传感器(51)或S型称重传感器(52)安装在支撑架I (13)或支撑架II (34)上。即检测推力和推力波动时，在支撑架I (13)或支撑架II (34)上安装拉压力传感器(51)，检测静刚度时，在支撑架I (13)或支撑架II (34)上安装S型称重传感器(52)。
[0043]实施例2 —种直线电机进给机构性能测试方法
[0044]采用实施例1的直线电机进给机构实验装置，测试方法如下:
[0045]I)单个直线电机推力及推力波动测试方法
[0046]将待测直线电机的次级(91)安装在基座II (30)上的两条导轨II (31)内，待测直线电机的初级(92)固定在连接板(11)的下端并与滑板III (35)的一端固定，拉压力传感器
(51)安装在支撑架II (34)上作为直线电机驱动端的负载，电气柜(61)和控制系统(62)驱动直线电机运转，利用支撑架II (34)与滑板III (35)固定进行检测(此时，支撑架I (13)不与连接板(11)连接)，通过安装在支撑架II (34)上的拉压力传感器(51)和激光微距测量仪(55)将测得的数据传输给测试柜(57)，通过显示仪读取电机推力及反映推力的波动情况。改变支撑架II (34)在基座II (30)上的位置，可以分别测量行程内三个位置的推力波动情况。
[0047]2)两个并联直线电机推力及推力波动测试方法
[0048]将待测直线电机的次级(91)分别安装在基座I (20)和基座II (30)上的两条导轨内，待测直线电机的初级(92)固定在连接板(11)的下端并分别与滑板固定，拉压力传感器(51)安装在支撑架I (13)上作为直线电机驱动端的负载，支撑架I (13)通过连接体
(14)与连接板(11)固定，电气柜(61)和控制系统(62)驱动直线电机运转，拉压力传感器(51)和激光微距测量仪(55)将测得的数据传输给测试柜(57)，通过显示仪读取电机推力及反映推力的波动情况。改变支撑架I (13)的位置，可以分别测量行程内三个位置的推力波动情况。
[0049]3)直线电机高速直线进给单元静刚度测试方法
[0050]直线电机 的安装方法同方法I)和方法2)，只是将拉压力传感器(51)改变为S型称重传感器(52)。通过千分表读出变形量，通过分析测试得到的数据可以对直线电机进给机构的静刚度评价及优化进行研究，明确静刚度对直线电机进给机构性能的影响。
[0051]4)直线电机高速直线进给单元动刚度测试方法
[0052]将待测直线电机的次级(91)安装在基座I (20)的两条导轨I (21)内，待测直线电机的初级(92)固定在连接板(11)的下端并与滑板I (23)固定。电气柜(61)和控制系统(62)驱动直线电机运转。启动激振器(83)，通过强迫激振实验，测出激振力和振动幅值的衰减变化规律，根据动刚度及阻尼的物理定义，求出零部件的动刚度和阻尼矩阵，通过分析测试得到的数据可以对直线电机进给机构的动刚度进行评价及优化。
[0053]5)直线电机进给定位精度和重复定位精度测试方法
[0054]将待测直线电机的次级(91)安装在基座I (20)的两条导轨I (21)内，待测直线电机的初级(92)固定在连接板(11)的下端并与滑板I (23)固定。电气柜(61)和控制系统(62)驱动直线电机运转。启动激光干涉仪(81)，通过激光干涉仪直接测量，通过测试数据来评价直线电机后的直线运动单元的定位精度和重复定位精度数值。
[0055]6)直线电机温升试验方法
[0056]将待测直线电机的次级(91)安装在基座I (20)的两条导轨I (21)内，待测直线电机的初级(92)固定在连接板(11)的下端并与滑板I (23)固定。电气柜(61)和控制系统(62)驱动直线电机运转，在直线电机运转过程中，若干温度传感器采集待测点温度。由于直线电机的发热主要产生在初级部件部分，所以测试时在对初级部件采用六个温度传感器，分布在初级部件的两侧间隔布置，六个传感器分别安装在两侧的链接板上，连接板与直线电机初级部件一同运动；对直线电机的次级部件用四个温度传感器平均分布测试。该项测试可以为直线电机进给机构温升控制提供数据支撑。
[0057]7)直线电机速度与加速度测试方法
[0058]将待测直线电机的次级(91)安装在基座I (20)的两条导轨I (21)内，待测直线电机的初级(92)固定在连接板(11)的下端并与滑板I (23)固定。电气柜(61)和控制系统
(62)驱动直线电机运转，在直线电机运转过程中，实时采集光栅尺的位置数据，由这些数据可以计算出运动过程中的速度和加速度值，来评价直线电机进给机构的速度与加速度。
[0059]8)直线电机空载正行及逆行与负载正行及逆行的电能质量测试方法
[0060]将待测直线电机的次级(91)安装在基座I (20)的两条导轨I (21)内，待测直线电机的初级(92)固定在连接板(11)的下端并与滑板I (23)固定。电气柜(61)和控制系统(62)驱动直线电机运转，将直线电机与功率分析仪(82)，通过配重块测定直线电机空载正行及逆行与负载正行及逆行的电能质量。
[0061]将电压钳高低两部分分别接入电路中，其中低电势电压钳与中线连接，高电势部分直接接入电路中(接入主控空开的三相电路中)，电流钳部分环绕在电缆上，接好仪器之后打开测试软件，然后直线电机运行，开始测量，实时记录实验数据，通过对直线电机电能质量数据的监测，可以检验直线电机进给机构运行状态是否正常，电能质量的变化是否处于合理的变化范围之内。
【权利要求】
1.一种直线电机进给机构实验装置，其特征在于: 连接板(11)跨接在基座I (20)和基座II (30)上，其两端分别与基座I (20)和基座II (30)通过滑道(40)活动连接，测量仪支架(12)跨接在基座I (20)和基座II (30)上，支撑架I (13)两端分别与基座I (20)和基座II (30)固定，支撑架I (13)通过连接体(14)与连接板(11)活动连接； 基座I (20)上设有两条导轨I (21)，基座I (20)的两端设有缓冲器I (22)，滑板I(23)与导轨I (21)滑动连接； 基座II (30)上设有两条导轨II (31)，基座II (30)的两端设有缓冲器II (32)，滑板II(33)与导轨II (31)滑动连接，基座II (30)的一端设有支撑架II (34)，支撑架II (34)与滑板III (35)固定； 设有检测系统，所述的检测系统包括拉压力传感器(51)、S型称重传感器(52)、安装在导轨I (21)两侧的光栅尺I (53)、安装在导轨II (31)两侧的光栅尺II (54)、安装在测量仪支架(12)上并分别对应于基座I (20)、基座II (30)和支撑架I (13)的三个激光微距测量仪(55)、安装在基座I (20)和基座II (30)上的若干温度传感器(56)和测试柜(57)，所述的拉压力传感器(51)或S型称重传感器(52)安装在支撑架I (13)或支撑架II (34)上； 设有电气柜(61)和控制系统(62),用于驱动直线电机运转。
2.如权利要求1所述的一种直线电机进给机构实验装置，其特征在于:每个激光微距测量仪(55)对应安装一个限位保护装置(58)。
3.如权利要求1所述的一种直线电机进给机构实验装置，其特征在于:在连接板(11)上安装配重块(70)。
4.如权利要求1所述的一种直线电机进给机构实验装置，其特征在于:检测系统包括激光干涉仪(81)，激光干涉仪(81)安装在基座的周边，并与测试柜(57)连接。
5.如权利要求1所述的一种直线电机进给机构实验装置，其特征在于:检测系统包括功率分析仪(82)，功率分析仪(82)与测试柜(57)连接。
6.如权利要求1所述的一种直线电机进给机构实验装置，其特征在于:检测系统包括激振器(83)，激振器(83)与测试柜(57)连接。
7.如权利要求1所述的一种直线电机进给机构实验装置，其特征在于:基座I(20)和基座II (30)上分别设有支撑拖链I (24)的拖链支架I (25)和支撑拖链II (36)的拖链支架 II (37)。
【文档编号】G01R31/34GK104035032SQ201410291200
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】谭智, 李焱, 刘阔, 张磊, 曹文智, 马晓波, 于文东, 潘文龙, 朱铁军, 吴玉亮 申请人:沈阳机床(集团)有限责任公司