專利名稱：用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
制約超精密加工的因素較多，如環(huán)境溫度的影響、導(dǎo)軌的變形、回轉(zhuǎn)體的跳動等等，而導(dǎo)軌的動態(tài)和靜態(tài)摩擦系數(shù)相差較大，導(dǎo)致跳躍式進給并引起閉環(huán)控制系統(tǒng)的振蕩，也是影響超精密加工發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。目前減少動靜態(tài)摩擦系數(shù)的常規(guī)方法是采用靜壓導(dǎo)軌，這樣做的缺點是裝置復(fù)雜，一旦漏油將引起環(huán)境污染；另一較新的方法是在導(dǎo)軌上加磁性油精，利用機械即時啟動的摩擦能量，迅速激活金屬表面的正離子，在兩個接觸面上形成正離子保護層并同性相斥，使動態(tài)摩擦系數(shù)降到很低的水平，但這樣做不能解決靜態(tài)摩擦系數(shù)太大的問題，在閉環(huán)控制過程中，同樣會因動靜態(tài)摩擦系數(shù)不同而引起控制系統(tǒng)的振蕩。針對當前超精密加工中導(dǎo)軌動靜態(tài)摩擦系數(shù)相差較大的問題，提出用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器。
它具有恒溫腔，恒溫腔由冷熱驅(qū)動器控制，在恒溫腔內(nèi)設(shè)有軌導(dǎo)，軌導(dǎo)兩側(cè)設(shè)有驅(qū)動繞組，下端設(shè)有懸浮磁鋼，在導(dǎo)軌上設(shè)有驅(qū)動裝置，在驅(qū)動裝置兩內(nèi)側(cè)設(shè)有與軌道驅(qū)動繞組相對應(yīng)的導(dǎo)向及驅(qū)動磁鋼，在驅(qū)動裝置下端設(shè)有與導(dǎo)軌下端的懸浮磁鋼相對應(yīng)的永磁體、勵磁線圈、磁極鐵心，在驅(qū)動裝置兩側(cè)還設(shè)有力傳感器，上端設(shè)有溫度傳感器，在導(dǎo)軌下端設(shè)有溫度傳感器。
本實用新型的優(yōu)點是1)常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器，因吸浮作用使兩接觸面之間的接觸力大大減小，在動靜態(tài)摩擦系數(shù)不變的情況下，能夠較大減小動靜態(tài)摩擦力，從而抑制因動靜態(tài)摩擦力不同所引起的振蕩。
2)常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器，一方面處于半懸浮狀態(tài)，即將要離開又沒有離開導(dǎo)軌；另一方面采用混合勵磁方式。故即使突然失去電流，也不會完全失去吸浮力并造成沖擊而影響驅(qū)動器及導(dǎo)軌的精度。
3)常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器，因驅(qū)動器沒有離開導(dǎo)軌處于半吸浮狀態(tài)，故其穩(wěn)定性比吸浮型磁懸浮驅(qū)動器好。
4)常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器，因采用混合勵磁系統(tǒng)，可控性好。
5)通過控制恒溫腔的溫度場，使位移場穩(wěn)定，從而達到提高驅(qū)動器進給精度的目的。采用基于預(yù)測的多模態(tài)智能控制策略，解決非線性、大時滯的控制對象對系統(tǒng)造成的嚴重影響。


附圖是用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器具有恒溫腔2，恒溫腔由冷熱驅(qū)動器1控制，在恒溫腔內(nèi)設(shè)有軌導(dǎo)13，軌導(dǎo)13兩側(cè)設(shè)有驅(qū)動繞組5，下端設(shè)有懸浮磁鋼12，在導(dǎo)軌上設(shè)有驅(qū)動裝置3，在驅(qū)動裝置兩內(nèi)側(cè)設(shè)有與軌道驅(qū)動繞組相對應(yīng)的導(dǎo)向及驅(qū)動磁鋼6，在驅(qū)動裝置下端設(shè)有與導(dǎo)軌下端的懸浮磁鋼相對應(yīng)的永磁體7、勵磁線圈8、磁極鐵心9，在驅(qū)動裝置兩側(cè)還設(shè)有力傳感器11，上端設(shè)有溫度傳感器4，在導(dǎo)軌下端設(shè)有溫度傳感器10。
所說的溫度傳感器為熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、半導(dǎo)體溫度傳感器、石英晶體溫度傳感器。冷熱驅(qū)動器為石英加熱管、半導(dǎo)體致冷器。力傳感器為金屬應(yīng)變式力傳感器、半導(dǎo)體力傳感器、壓電陶瓷力傳感器。
常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器安放在導(dǎo)軌上，左右對稱，通過固定在導(dǎo)軌上的懸浮磁鋼和采用高性能永磁材料與電勵磁線圈混合的勵磁系統(tǒng)，根據(jù)異性相吸原理產(chǎn)生吸浮力?；旌蟿畲畔到y(tǒng)的基本勵磁由永磁提供，而動態(tài)調(diào)整由電勵磁完成，因而突出了可控性優(yōu)點。吸浮力的作用是減小驅(qū)動裝置與導(dǎo)軌的接觸力，在靜態(tài)和動態(tài)摩擦系數(shù)不變的情況下，大大減小靜態(tài)和動態(tài)的摩擦力，從而抑制因動靜態(tài)摩擦系數(shù)不同引起的振蕩，提高超精密加工的進給精度。由力傳感器、懸浮磁鋼和混合勵磁系統(tǒng)構(gòu)成一個閉環(huán)的控制系統(tǒng)，通過多模態(tài)智能控制使動態(tài)和靜態(tài)的摩擦力都較小，且接近相等。為了使驅(qū)動裝置保持穩(wěn)定，并且在控制系統(tǒng)失控的情況下不會造成較大的沖擊，要求驅(qū)動裝置不離開導(dǎo)軌，處于半懸浮狀態(tài)，因此，吸浮力不宜太大，通過改變吸浮力的大小，使驅(qū)動器的靜態(tài)摩擦力、動態(tài)摩擦力及穩(wěn)定性處于最佳狀態(tài)。驅(qū)動裝置的進給由驅(qū)動繞組和導(dǎo)向及驅(qū)動磁鋼控制。在超精密加工中，為了減少因溫度變化引起的熱變形，把常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器放在恒溫腔內(nèi)，通過多個溫度傳感器對恒溫腔內(nèi)溫度場進行檢測，充分考慮溫度場、位移場的非線性、時滯特性，采用基于預(yù)測的多模態(tài)智能控制算法，把冷熱驅(qū)動器作為執(zhí)行機構(gòu)控制恒溫腔中的溫度，使工作過程中恒溫腔的溫度保持恒定。溫度傳感器指熱電阻、熱電偶、半導(dǎo)體測溫器件、石英晶體測溫器件等，冷熱驅(qū)動器指石英加熱管、半導(dǎo)體致冷器等，力傳感器指由金屬應(yīng)變片構(gòu)成的力傳感器、半導(dǎo)體壓力傳感器、壓電陶瓷壓力傳感器等。
權(quán)利要求1.一種用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器，其特征在于它具有恒溫腔(2)，恒溫腔由冷熱驅(qū)動器(1)控制，在恒溫腔內(nèi)設(shè)有軌導(dǎo)(13)，軌導(dǎo)(13)兩側(cè)設(shè)有驅(qū)動繞組(5)，下端設(shè)有懸浮磁鋼(12)，在導(dǎo)軌上設(shè)有驅(qū)動裝置(3)，在驅(qū)動裝置兩內(nèi)側(cè)設(shè)有與軌道驅(qū)動繞組相對應(yīng)的導(dǎo)向及驅(qū)動磁鋼(6)，在驅(qū)動裝置下端設(shè)有與導(dǎo)軌下端的懸浮磁鋼相對應(yīng)的永磁體(7)、勵磁線圈(8)、磁極鐵心(9)，在驅(qū)動裝置兩側(cè)還設(shè)有力傳感器(11)，上端設(shè)有溫度傳感器(4)，在導(dǎo)軌下端設(shè)有溫度傳感器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器，其特征在于所說的溫度傳感器為熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、半導(dǎo)體溫度傳感器、石英晶體溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器，其特征在于所說的冷熱驅(qū)動器為石英加熱管、半導(dǎo)體致冷器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器，其特征在于所說的力傳感器為金屬應(yīng)變式力傳感器、半導(dǎo)體力傳感器、壓電陶瓷力傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種用于超精密加工的常導(dǎo)半吸浮型磁懸浮驅(qū)動器。它具有恒溫腔，恒溫腔由冷熱驅(qū)動器控制，在恒溫腔內(nèi)設(shè)有軌導(dǎo)，軌導(dǎo)兩側(cè)設(shè)有驅(qū)動繞組，下端設(shè)有懸浮磁鋼，在導(dǎo)軌上設(shè)有驅(qū)動裝置，在驅(qū)動裝置兩內(nèi)側(cè)設(shè)有與軌道驅(qū)動繞組相對應(yīng)的導(dǎo)向及驅(qū)動磁鋼，在驅(qū)動裝置下端設(shè)有與導(dǎo)軌下端的懸浮磁鋼相對應(yīng)的永磁體、勵磁線圈、磁極鐵心，在驅(qū)動裝置兩側(cè)還設(shè)有力傳感器，上端設(shè)有溫度傳感器，在導(dǎo)軌下端設(shè)有溫度傳感器。本實用新型的優(yōu)點是1)在動靜態(tài)摩擦系數(shù)不變的情況下，能夠較大減小動靜態(tài)摩擦力，從而抑制因動靜態(tài)摩擦力不同所引起的振蕩。2)即使突然失去電流，也不會完全失去吸浮力并造成沖擊而影響驅(qū)動器及導(dǎo)軌的精度。3)穩(wěn)定性好。4)可控性好。
文檔編號B23Q5/22GK2544879SQ0221767
公開日2003年4月16日 申請日期2002年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月21日
發(fā)明者胡旭曉, 楊克己, 臺憲青 申請人:浙江大學