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      差動(dòng)定位機(jī)構(gòu)及利用該差動(dòng)定位機(jī)構(gòu)精確定位方法

      文檔序號(hào):9508049閱讀:686來(lái)源:國(guó)知局
      差動(dòng)定位機(jī)構(gòu)及利用該差動(dòng)定位機(jī)構(gòu)精確定位方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及一種差動(dòng)式定位機(jī)構(gòu),該定位機(jī)構(gòu)可以應(yīng)用于精密加工設(shè)備上。本發(fā)明還公開啦一種精確定位方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]現(xiàn)有的精密加工設(shè)備中普遍用到差動(dòng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)位移精確控制,如專利號(hào)為ZL200820040337.5的中國(guó)實(shí)用新型《鏜刀徑向差動(dòng)微調(diào)裝置》(授權(quán)公告號(hào)為CN201220284Y),該專利中鏜刀尾端中部和定位套端面中部設(shè)有不同直徑的軸向螺孔,差動(dòng)桿以兩端同軸、同旋向,但不同直徑的螺紋分別與鏜刀、定位套螺旋配合,利用相配合螺紋的螺距差實(shí)現(xiàn)直線移動(dòng)差;又如申請(qǐng)?zhí)枮?00710129474.6的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開《差動(dòng)位移裝置》(申請(qǐng)公布號(hào)為CN101350227A)。
      [0003]本申請(qǐng)于2015年4月30日提出了發(fā)明申請(qǐng)《螺旋步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)及螺旋步進(jìn)電機(jī)》(申請(qǐng)?zhí)枮?01510214738.2),該申請(qǐng)于2015年7月22日已經(jīng)公布,轉(zhuǎn)子在通電情況下,在定子的定子塊和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子塊之間產(chǎn)生動(dòng)態(tài)螺旋磁場(chǎng),在該螺旋磁場(chǎng)的作用下,定子快和轉(zhuǎn)子塊相對(duì)產(chǎn)生無(wú)摩擦相對(duì)直線和圓周運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)定子和轉(zhuǎn)子的相對(duì)直線和圓周運(yùn)動(dòng)。
      [0004]將本申請(qǐng)人發(fā)明的這種緊湊型螺旋步進(jìn)電動(dòng)機(jī)如何應(yīng)用到精密加工或檢測(cè)設(shè)備的上來(lái),實(shí)現(xiàn)精確定位,需要申請(qǐng)人投入創(chuàng)造性勞動(dòng)。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種能提高精確性的差動(dòng)定位機(jī)構(gòu)。
      [0006]本發(fā)明所要解決的又一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種兩個(gè)螺旋步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)精確定位的方法。
      [0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種差動(dòng)定位機(jī)構(gòu),其特征在于包括
      [0008]第一轉(zhuǎn)子,包括第一中心軸和多個(gè)第一轉(zhuǎn)子塊,前述的第一轉(zhuǎn)子塊沿第一圓柱螺旋線為基準(zhǔn)線連續(xù)或間隔均勻地呈螺旋狀布置于第一中心軸的圓周上,前述的第一圓柱螺旋線以第一中心軸的幾何軸線為中心;
      [0009]第一定子,包括多個(gè)并排的第一定子塊及設(shè)于第一定子塊上的至少兩相獨(dú)立的第一繞組,前述第一轉(zhuǎn)子塊與第一定子塊軸向?qū)挾认嗤覍?duì)齊設(shè)置,并且,前述第一轉(zhuǎn)子與第一定子的中心通孔內(nèi)壁具有相同的徑向距離;
      [0010]第二轉(zhuǎn)子,包括第二中心軸和多個(gè)第二轉(zhuǎn)子塊,前述的第二轉(zhuǎn)子塊沿第二圓柱螺旋線為基準(zhǔn)線連續(xù)或間隔均勻地呈螺旋狀布置于第二中心軸的圓周上,前述的第二圓柱螺旋線以第二中心軸的幾何軸線為中心;
      [0011]第二定子,包括多個(gè)并排的第二定子塊及設(shè)于第二定子塊上的至少兩相獨(dú)立的第二繞組,前述第二轉(zhuǎn)子塊與第二定子塊軸向?qū)挾认嗤覍?duì)齊設(shè)置,并且,前述第二轉(zhuǎn)子塊與第一定子的中心通孔內(nèi)壁具有相同的徑向距離;
      [0012]前述第一轉(zhuǎn)子中空并與第二定子同軸相連,前述的第二轉(zhuǎn)子伸入第一轉(zhuǎn)子并與第一轉(zhuǎn)子內(nèi)壁具有徑向間隙,或者,前述第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子同軸連接。
      [0013]進(jìn)一步,該差動(dòng)定位機(jī)構(gòu)還包括
      [0014]機(jī)架,包括間隔布置的兩個(gè)支座及連接于支座之間的上下兩根第一導(dǎo)桿,每個(gè)支座上均設(shè)有能相對(duì)支座旋轉(zhuǎn)的第一轉(zhuǎn)盤,每個(gè)支座中部與所述第二轉(zhuǎn)子連接,并且,所述第二轉(zhuǎn)子相對(duì)支座能旋轉(zhuǎn);
      [0015]第一支板,為兩塊,分別設(shè)于所述第一定子兩側(cè)并位于前述的支座之間,每塊第一支板的上端和下端均能橫向移動(dòng)地設(shè)于前述的第一導(dǎo)桿上,每塊第一支板的外端面均設(shè)有能相對(duì)第一支板旋轉(zhuǎn)的第二轉(zhuǎn)盤;
      [0016]第二導(dǎo)桿,為上下兩根,設(shè)于一側(cè)的第一轉(zhuǎn)盤和第二轉(zhuǎn)盤之間;
      [0017]第二支板,為兩塊,分別設(shè)于所述第二定子兩側(cè),每塊第二支板的上端和下端能橫向移動(dòng)地設(shè)于前述第二導(dǎo)桿上;
      [0018]第三導(dǎo)桿,為上下兩根,設(shè)于另一側(cè)的第一轉(zhuǎn)盤和第二轉(zhuǎn)盤之間;以及
      [0019]支撐座,上端與下端能橫向移動(dòng)地設(shè)于前述第三導(dǎo)桿上,該支撐座中部與所述的第一轉(zhuǎn)子的一端連接,所述第一轉(zhuǎn)子的另一端軸向貫穿通過(guò)第一定子并與其中一塊第二支板連接。
      [0020]進(jìn)一步,所述的第一定子同一截面上由二個(gè)對(duì)稱布置的第一定子塊對(duì)接而成,并且,在對(duì)接位置形成連接卡槽,所述的第一定子還可以包括
      [0021]隔層,設(shè)于軸向相鄰兩塊第一定子塊單元之間;
      [0022]蓋板,設(shè)于前述第一定子外側(cè)的蓋板;以及
      [0023]連接銷,設(shè)于前述的連接卡槽內(nèi)將前述的第一定子塊連為一體。
      [0024]進(jìn)一步,還該差動(dòng)定位機(jī)構(gòu)包括
      [0025]控制器,控制輸出端與所述第一定子的繞組和第二定子連接的繞組;以及
      [0026]位置傳感器,用于感知所述第一定子的水平位移量或角度轉(zhuǎn)換量,與前述控制器的信號(hào)輸入端連接。
      [0027]—種差動(dòng)定位機(jī)構(gòu)精確定位方法,其特征在于該包括
      [0028]第一轉(zhuǎn)子,包括第一中心軸和多個(gè)第一轉(zhuǎn)子塊,前述的第一轉(zhuǎn)子塊沿第一圓柱螺旋線為基準(zhǔn)線連續(xù)或間隔均勻地呈螺旋狀布置于第一中心軸的圓周上,前述的第一圓柱螺旋線以第一中心軸的幾何軸線為中心;
      [0029]第一定子,包括多個(gè)并排的第一定子塊及設(shè)于第一定子塊上的至少兩相獨(dú)立的繞組,前述第一轉(zhuǎn)子塊與第一定子塊軸向?qū)挾认嗤覍?duì)齊設(shè)置,并且,前述第一轉(zhuǎn)子與第一定子的中心通孔內(nèi)壁具有相同的徑向距離;
      [0030]第二轉(zhuǎn)子,包括第二中心軸和多個(gè)第二轉(zhuǎn)子塊,前述的第二轉(zhuǎn)子塊沿第二圓柱螺旋線為基準(zhǔn)線連續(xù)或間隔均勻地呈螺旋狀布置于第二中心軸的圓周上,前述的第二圓柱螺旋線以第二中心軸的幾何軸線為中心;
      [0031]第二定子,包括多個(gè)并排的第二定子塊及設(shè)于第二定子塊上的至少兩相獨(dú)立的繞組,前述第二轉(zhuǎn)子塊與第二定子塊軸向?qū)挾认嗤覍?duì)齊設(shè)置,并且,前述第二轉(zhuǎn)子塊與第一定子的中心通孔內(nèi)壁具有相同的徑向距離;
      [0032]前述第一轉(zhuǎn)子中空并與第二定子同軸相連,前述的第二轉(zhuǎn)子伸入第一轉(zhuǎn)子并與第一轉(zhuǎn)子內(nèi)壁具有徑向間隙;
      [0033]精確定位采用如下之一:
      [0034]①所述的第一定子和第二定子只作直線運(yùn)動(dòng),所述的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),第一圓柱螺旋線與第二圓柱螺旋線方向一致,并且,第一繞組和第二繞組同時(shí)通電,第一繞組之間和第二繞組之間脈沖電節(jié)拍運(yùn)行方向相同的情況下,則在一個(gè)脈沖下第一定子相對(duì)第一定子的初始位置直線差動(dòng)位移量為Λ h = hl/N+h2/n ;
      [0035]②所述的第一定子和第二定子只作直線運(yùn)動(dòng),所述的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),第一圓柱螺旋線與第二圓柱螺旋線方向一致,并且,第一繞組和第二繞組同時(shí)通電,第一繞組之間和第二繞組之間脈沖電節(jié)拍運(yùn)行方向相反的情況下,則在一個(gè)脈沖下第一定子相對(duì)第一定子的初始位置直線差動(dòng)位移量為Λ h = hl/N-h2/n ;
      [0036]③所述的第一定子和第二定子只作直線運(yùn)動(dòng),所述的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),第一圓柱螺旋線與第二圓柱螺旋線方向相反,并且,第一繞組和第二繞組同時(shí)通電,第一繞組之間和第二繞組之間脈沖電節(jié)拍運(yùn)行方向相同的情況下,則在一個(gè)脈沖下第一定子相對(duì)第一定子的初始位置直線差動(dòng)位移量為Λ h = hl/N-h2/n ;
      [0037]④所述的第一定子和第二定子只作直線運(yùn)動(dòng),所述的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),第一圓柱螺旋線與第二圓柱螺旋線方向相反,并且,第一繞組和第二繞組同時(shí)通電,第一繞組之間和第二繞組之間脈沖電節(jié)拍運(yùn)行方向相反的情況下,則在一個(gè)脈沖下第一定子相對(duì)第一定子的初始位置直線差動(dòng)位移量為Λ h = hl/N+h2/n ;
      [0038]⑤所述的第一定子和第二定子只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),所述的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子只作直線運(yùn)動(dòng),第一圓柱螺旋線與第二圓柱螺旋線方向相同,并且,第一繞組和第二繞組同時(shí)通電,第一繞組之間和第二繞組之間脈沖電節(jié)拍運(yùn)行方向相同的情況下,則在一個(gè)脈沖下第一定子相對(duì)第一定子的初始位置角差動(dòng)位移量為Λ θ = α+β ;
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