CN105522400B - 一种永磁悬浮微型机床导轨 - Google Patents

一种永磁悬浮微型机床导轨 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种永磁悬浮微型机床导轨，包括固定底座、悬浮支架、垂直磁力调节器、水平磁力调节器、垂直测距传感器和水平测距传感器；所述固定底座的两侧由外向内依次对称设置有水平磁力锚片、垂直磁力锚片和水平测距锚片；所述悬浮支架呈闭合的方环结构，顶部为工作平台，底部为支撑平台，所述支撑平台的左右两侧对称设置有水平磁力调节支架；所述水平磁力调节器通过螺钉固定在水平磁力调节支架上，所述垂直磁力调节器通过螺钉固定在水平磁力调节支架旁边的支撑平台上，所述支撑平台的中部还固定有所述垂直测距传感器和水平测距传感器。本发明能够使微型机床导轨传动中无摩擦阻力，并且运动件抵抗外界干扰的能力强，加工精度极高。

Description

一种永磁悬浮微型机床导轨
【技术领域】
本发明涉及微型机床设备的技术领域，特别是永磁悬浮微型机床导轨的技术领域。
【背景技术】
微机电***在21世纪具有极强的发展空间，被广泛应用到工业和生活中的各个领域，微机电***的发展方向是由“微电子-机械”向“微机械-电子”进行转变，微机电***的突出特点是零部件尺度在毫米以下的量级之内，所以加工装配均较为复杂，传统的加工设备难以胜任这种尺度的零件加工和精度要求，需要特制的微型机床进行加工，由于尺度效应的影响，摩擦力已成为精度影响不可忽略的因素，在超精密加工中已被广泛应用的磁悬浮技术作为一种无摩擦的驱动运输模式在微纳加工中也可以得到理想的应用。
传统的磁悬浮导轨一般采用电磁铁进行磁力控制，随之而来的问题是电磁发热引起的变形，这在微型化的机床导轨中是不可被接受的，而永磁悬浮导轨一般不具备磁力调控的功能，对外界干扰的抵抗能力较弱，也严重制约着加工精度。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有磁悬浮导轨技术中无法兼顾传动精度与磁力灵活调控以抵抗干扰的问题，提出一种永磁悬浮微型机床导轨，能够使微型机床导轨传动中无摩擦阻力，并且运动件抵抗外界干扰的能力强，加工精度极高。
为实现上述目的，本发明提出了一种永磁悬浮微型机床导轨，包括固定底座、悬浮支架、垂直磁力调节器、水平磁力调节器、垂直测距传感器和水平测距传感器；所述固定底座的两侧由外向内依次对称设置有水平磁力锚片、垂直磁力锚片和水平测距锚片；所述悬浮支架呈闭合的方环结构，顶部为工作平台，底部为支撑平台，所述支撑平台的左右两侧对称设置有水平磁力调节支架；所述水平磁力调节器通过螺钉固定在水平磁力调节支架上，所述垂直磁力调节器通过螺钉固定在水平磁力调节支架旁边的支撑平台上，所述支撑平台的中部还固定有所述垂直测距传感器和水平测距传感器。
作为优选，所述水平磁力锚片的高度大于所述垂直磁力锚片的高度。
作为优选，所述水平磁力锚片和垂直磁力锚片均为铁磁性材料。
作为优选，所述悬浮支架的材料为无磁钢。
本发明的有益效果：本发明通过将永磁力可调节的磁力调节器安装在悬浮支架上实现水平方向和垂直方向的磁力调节，使得导轨驱动避免了摩擦作用，能够抵抗外界力干扰，同时由于无磁电转换的热效应存在，导轨驱动精度得到保证。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明永磁悬浮微型机床导轨的整体结构示意图；
图2是图1中A部的放大图；
图3是本发明永磁悬浮微型机床导轨中垂直磁力调节器的结构示意图；
图4是本发明永磁悬浮微型机床导轨中悬浮支架的结构示意图。
图中：1-固定底座、2-悬浮支架、3-水平磁力锚片、4-垂直磁力锚片、5-水平测距锚片、6-垂直测距传感器、7-水平测距传感器、8-垂直磁力调节器、9-水平磁力调节器、10-水平磁力调节支架、11-永磁底座、12-弹簧支撑架、13-电机支撑架、14-安装孔、15-弹簧、16-纯铁片、17-电机、21-工作平台、22-支撑平台。
【具体实施方式】
参阅图1、图2、图3和图4，本发明永磁悬浮微型机床导轨，包括固定底座1、悬浮支架2、垂直磁力调节器8、水平磁力调节器9、垂直测距传感器6和水平测距传感器7；所述固定底座1的两侧由外向内依次对称设置有水平磁力锚片3、垂直磁力锚片4和水平测距锚片5；所述悬浮支架2呈闭合的方环结构，顶部为工作平台21，底部为支撑平台22，所述支撑平台22的左右两侧对称设置有水平磁力调节支架10；所述水平磁力调节器9通过螺钉固定在水平磁力调节支架10上，所述垂直磁力调节器8通过螺钉固定在水平磁力调节支架10旁边的支撑平台22上，所述支撑平台22的中部还固定有所述垂直测距传感器6和水平测距传感器7。
所述水平磁力锚片3的高度大于所述垂直磁力锚片4的高度。
所述水平磁力锚片3和垂直磁力锚片4均为铁磁性材料。
所述悬浮支架2的材料为无磁钢。
本发明工作过程：
本发明永磁悬浮微型机床导轨在工作过程中，水平磁力调节器9和垂直磁力调节器8具有相同的结构，包括永磁底座11、弹簧支撑架12、电机支撑架13、弹簧15和纯铁片16，其中弹簧支撑架12和电机支撑架13分别设置在永磁底座11的两端，所述永磁底座11上开设有两个安装孔14，所述纯铁片16具有多片，并且等距离通过一个侧边焊接在弹簧15上，电机17驱动贯通轴进行伸缩可以控制弹簧的伸长或压缩长度，通过改变长度进行调节纯铁片16之间的气隙距离，从而调节永磁底座11传导的磁通量大小；弹簧支撑架12和电机支撑架17还作为永磁底座11的两个磁极，弹簧支撑架12和电机支撑架13与均布的纯铁片16和水平磁力锚片3(或垂直磁力锚片4)还构成一个磁路，当流经纯铁片16的磁通量发生改变时，上述磁路中的磁通量也会发生改变，从而实现了永磁力的调节，而在不需要永磁力进行调节时，电机17不必进行工作，所以功耗极低，发热少；
悬浮支架2的调节方法是通过配合控制对称布置的水平磁力调节器9和垂直磁力调节器8进行实现的，当水平测距传感器7检测到悬浮支架7的水平测距锚片5发生扰动时，通过控制左右两侧的水平磁力调节器9进行矫正，当垂直测距传感器6测量得到支撑平台22距离固定底座1的距离发生变化时，通过控制垂直磁力调节器8对悬浮支架2的位姿进行调整，从而实现悬浮导轨的控制。
本发明，通过将永磁力可调节的磁力调节器安装在悬浮支架上实现水平方向和垂直方向的磁力调节，使得导轨驱动避免了摩擦作用，能够抵抗外界力干扰，同时由于无磁电转换的热效应存在，导轨驱动精度得到保证。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种永磁悬浮微型机床导轨，其特征在于：包括固定底座(1)、悬浮支架(2)、垂直磁力调节器(8)、水平磁力调节器(9)、垂直测距传感器(6)和水平测距传感器(7)；所述固定底座(1)的两侧由外向内依次对称设置有水平磁力锚片(3)、垂直磁力锚片(4)和水平测距锚片(5)；所述水平磁力锚片(3)的高度大于所述垂直磁力锚片(4)的高度，水平磁力锚片(3)和垂直磁力锚片(4)均为铁磁性材料；所述悬浮支架(2)呈闭合的方环结构，悬浮支架(2)的材料为无磁钢，顶部为工作平台(21)，底部为支撑平台(22)，所述支撑平台(22)的左右两侧对称设置有水平磁力调节支架(10)；所述水平磁力调节器(9)通过螺钉固定在水平磁力调节支架(10)上，所述垂直磁力调节器(8)通过螺钉固定在水平磁力调节支架(10)旁边的支撑平台(22)上，所述支撑平台(22)的中部还固定有所述垂直测距传感器(6)和水平测距传感器(7)。
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