CN203665186U

CN203665186U - 双丝杠力矩同步驱动结构

Info

Publication number: CN203665186U
Application number: CN201320623191.8U
Authority: CN
Inventors: 桂林; 王红; 李嵘; 袁明昱
Original assignee: Wuhan Heavy Duty Machine Tool Group Corp
Current assignee: Wuhan Heavy Duty Machine Tool Group Corp
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2023-10-09

Abstract

本实用新型属于一种双丝杠力矩同步驱动结构，尤其适用于为满足高速度运行的中型及重型数控加工机床。由双丝杠、双电机、双减速箱、双联轴器组成并联驱动结构；双丝杠通过螺母座与移动单元相结合；通过数控控制单元控制，使双丝杠轴分为主控轴和从控轴，主控轴用来定位，从控轴用来产生和主控轴相同扭矩，实现双丝杠力矩同步驱动。本实用新型所说的结构可以抑制由于移动部件重心与驱动中心不重合而产生的回转力矩、回转振动对运行所引起的不良影响，具有保证机床移动部分运行平稳、响应快、高速等优点。

Description

双丝杠力矩同步驱动结构

所属领域

本实用新型属于一种双丝杠力矩同步驱动结构，尤其适用于为满足高速度运行的中型及重型数控加工机床。

背景技术

现有技术中，数控加工机床对其工作台的驱动通常为单丝杠的驱动方式，由于现代的加工机床中，其工件越做越大、越来越重，同时也要求机床的工作台也日益增大，并要求具有相应的驱动能力和驱动力矩。由于工作台和工件的增大，重量的增加，会导致丝杠螺母副的负荷增大，同时高效率，高速度是机床的发展方向，因此对丝杠的强度、直径、极限转速等要求提高。在此高强度负荷和高速运行的条件下，承载负载惯性力会使丝杠的寿命受到影响，若大幅度提高丝杠的刚性，增加丝杠的直径，也会使驱动惯性加大，难以实现丝杠的高速运转。因此，双丝杠驱动方式越来越受到重视与应用。

2010年中捷机床有限公司申请的“机床Z坐标轴的双丝杠重心驱动及龙门轴控制结构”实用新型专利，专利申请号：201010107750.0，公告号：CN101804574A，公告日：2010.08.18。其特征在于Z坐标轴的轴一和轴二是移动部件托板的上下移动轴，分别位于移动部件托板两侧、相对托板的重心对称位置布置，共同驱动托板上下移动，组成双丝杠重心驱动结构；将两平行的轴一和轴二在数控***内设置为龙门轴组，龙门轴组控制采用双电机、双丝杠、双光栅尺结构，对轴一和轴二运动的实际值进行连续数据采集，控制器实时以龙门轴组的理论值监控移动部件托板在轴一与轴二上的动态位置，检查并纠正Z坐标轴的实际位置偏差，以实现Z坐标轴的重心驱动，该机构提高数控机床Z坐标传动及控制的精度及可靠性，属于双丝杠位置同步驱动机构。但不足的是由于实时监控轴一和轴二的动态位置并纠偏，故移动部件的移动和响应速度受到一定限制；移动部件加工和安装精度要求很高、需要双光栅尺检测、调试困难等造成其采购成本高等一定不足。

2011年清华大学申请的“一种双丝杠驱动机床的丝杠导轨驱动装置”专利，专利申请号：201110064524.3，公告号：CN102126154A，公告日：2011.07.20。其特征在它包括固定件和运动件；固定件上平行设置有两条导轨，两条导轨内侧平行设置由两条丝杠，两条丝杠的一端设置在固定件上的驱动电机，另一端设置在固定件上；运动件穿设在两条丝杠上，运动件上设置有与丝杠螺纹连接的螺母，运动件上设置有沿两条导轨滑动的滑块。该发明突破了常规双丝杠驱动导轨在内侧，丝杠在外侧的布置方式，将丝杠设置在内侧，导轨设置在外侧，具有结构刚度大地优点。但该结构属于双丝杠驱动结构的一种，其同步控制方式不清楚。

发明内容

本实用新型主要目的是针对现有技术中的不足，设计一种能有效降低大负荷，并能提升和保障移动部件平稳运行的双丝杠同步驱动结构，以保证机床移动部分具有运行平稳、响应快、高速等特点。

本实用新型所说的双丝杠力矩同步驱动结构，主要由丝杠、电机、减速机、联轴器、数控控制单元组成，但所说的丝杠、电机、减速箱、联轴器均各采用两套，形成双丝杠、双电机、双减速机、双联轴器并联驱动的结构方式。两套丝杠分别通过各自的螺母座与移动单元相结合；双丝杠轴分为由数控控制单元控制的主控轴和从控轴，双电机分别通过减速箱和联轴器与两套丝杠连接，用以驱动两套丝杠旋转使移动单元进给。通过数控控制单元控制，所说的两套丝杠的两个轴分别为主控轴和从控轴，主控轴用来定位，从控轴用来产生和主控轴相同扭矩，实现双丝杠力矩同步驱动。

利用本实用新型所说的双丝杠力矩同步驱动结构，可以在减少丝杠轴径的情况下实现丝杠的长寿命和高刚性；因为使用两根小丝杠驱动，可以使驱动电机所负载惯性力减少三成以上，所以能实现丝杠的高速运转及机床直线轴的快速运行，该种结构同时可以抑制由于移动部件重心与驱动中心不重合而产生的回转力矩、回转振动对运行所引起的不良影响，具有保证机床移动部分运行平稳、响应快、高速等优点。

附图说明

图1：双丝杠力矩同步驱动结构实施例示意图。

具体实施方式

附图1中给出的是本实用新型所说的双丝杠力矩同步驱动结构实施例示意图。由丝杠1、1’，电机2、2’，减速机3、3’，联轴器4、4’等组成主、从两个控制轴。两个丝杠1、1’分别通过丝杠螺母座5、5’与移动单元6固定连接；两个电机2、2’分别通过减速机3、3’和联轴器4、4’与丝杠1、1’连接，用以驱动两个丝杠1、1’旋转使移动单元6进给。所说的双丝杠力矩同步驱动结构中的主、从控制轴电机通过减速机、联轴器驱动主、从控制轴丝杠旋转，通过丝杠螺母座带动移动单元移动。通过数控控制单元控制，两套丝杠的两个轴分为主控轴和从控轴，主控轴用来定位，从控轴用来产生和主控轴相同扭矩，实现双丝杠力矩同步驱动。

对编程而言，将力矩同步轴组视为单一同体的通道轴Y轴，然而需要分别对力矩同步轴的轴一M1、轴二M2设定***参数，对应西门子840D***需设定的参数如下：

主控轴参数设定：

N37254$MS_TORQUE_CTRL_MODE=2（扭矩平衡控制配置，主动轴为2）

N37262$MS_COUPLING_ALWAYS_ACTIVE=1（永远有效的主从）

从控轴参数设定：

N37250$MS_ASSIGN_MASTER_SPEED_CMD=1（速度耦合的主动轴号）

N37252$MS_ASSIGN_MASTER_TORQUE_CTR=1（扭矩控制的主动轴号）

N37254$MS_TORQUE_CTRL_MODE=1（扭矩平衡控制配置，从动轴为1）

N37256$MS_TORQUE_CTRL_P_GAIN（扭矩平衡控制增益系数）

N37258$MS_TORQUE_CTRL_I_TIME（积分动作时间）

N37260$MS_MAX_CTRL_VELO（扭矩平衡控制限制）

N37262$MS_COUPLING_ALWAYS_ACTIVE=1（永远有效的主从）

本实用新型所说的双丝杠力矩同步驱动结构中，所说的移动单元既可以是主轴箱单元，也可以是工作台单元，也可以是立柱单元。

Claims

1.一种双丝杠力矩同步驱动结构，由丝杠、电机、减速机、联轴器、数控控制单元组成，其特征在于，所说的丝杠、电机、减速机、联轴器均各有两套，构成双丝杠、双电机、双减速机、双联轴器的并联驱动结构；双丝杠轴分为由数控控制单元控制的主控轴和从控轴，丝杠通过螺母座与移动单元相结合；双电机分别通过各自的减速箱和联轴器连接两个丝杠。

2.按照权利要求1所说的双丝杠力矩同步驱动结构，其特征在于，所说的主控轴和从控轴通过数控控制单元控制，其主控轴为用来定位的丝杠轴，从控轴为用来产生和主控轴相同扭矩的丝杠轴。

3.按照权利要求1所说的双丝杠力矩同步驱动结构，其特征在于，所说的双丝杠分别通过各自的丝杠螺母座与移动单元固定在一起。

4.按照权利要求1或2或3所说的双丝杠力矩同步驱动结构，其特征在于，所说的移动单元是主轴箱单元。

5.按照权利要求1或2或3所说的双丝杠力矩同步驱动结构，其特征在于，所说的移动单元是工作台单元。

6.按照权利要求1或2或3所说的双丝杠力矩同步驱动结构，其特征在于，所说的移动单元是立柱单元。