一種數控機床的隨動加工裝置及其隨動方法
【專利摘要】本發明公開了一種數控機床的隨動加工裝置及其隨動方法，通過設置激光發射和接收裝置，使用激光光斑的變化對加工過程中的干擾進行反饋，通過設置負壓吸盤和橡膠墊，可以提高激光系統的工作穩定性。本發明能夠解決現有技術的不足，提高了整個數控機床運行的精確度。
【專利說明】
-種數控機床的隨動加工裝置及其隨動方法
技術領域
[0001] 本發明設及機床自動控制領域，尤其是一種數控機床的隨動加工裝置及其隨動方 法。
【背景技術】
[0002] 在數控機床的自動加工過程中，需要對刀具和加工件進行實時地位置變化，從而 實現加工件的精確加工。現有技術為了提高加工精度，通常通過提高伺服電機制作工藝而 實現伺服電機的精確運動。但是，在多個伺服電機的相互配合運行過程中，每個伺服電機的 運動誤差會大大增加整個數控機床的誤差度。中國發明專利CN 102130640 B公開了一種 多軸同步伺服驅動系統及其同步控制方法，通過伺服控制器之間的同步信號進行實時地同 步，W提高各個伺服電機之間的同步性。但是，運種通過伺服電機之間通過同步信號進行實 時同步的方式在調整速度上總會產生一定的時間滯后，會對整個伺服系統帶來誤差。

【發明內容】

[0003] 本發明要解決的技術問題是提供一種數控機床的隨動加工裝置及其隨動方法，能 夠解決現有技術的不足，提高了整個數控機床運行的精確度。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。 陽0化]一種數控機床的隨動加工裝置，包括加持基座和刀具基座，加持基座和刀具基座 分別通過若干個串聯的驅動機構進行位置的調整，每個驅動機構包括一個伺服電機，隨動 加工裝置還包括一個控制器，控制器與所有伺服電機通訊連接，加持基座的外側對稱設置 有兩個激光接收盤，刀具基座的兩側設置有與激光接收盤相配合的激光發射盤，激光發射 盤上中屯、對稱地設置有若干個激光發射器，激光發射器向外傾斜設置，控制器與激光接收 盤通訊連接。
[0006] 作為優選，所述激光接收盤的外側設置有負壓吸盤，負壓吸盤內部設置有凹槽， 凹槽內壁的外側面連接有第一負壓吸管，凹槽內壁的內側面連接有第二負壓吸管，凹槽的 底面連接有第Ξ負壓吸管，第一負壓吸管、第二負壓吸管和第Ξ負壓吸管的內徑之比為 1:3:7,第一負壓吸管與豎直方向的夾角為25°，第二負壓吸管與豎直方向的夾角為40°， 第Ξ負壓吸管沿著豎直方向設置，第二負壓吸管內設置有螺旋葉輪。
[0007] 作為優選，所述激光發射盤的底部設置有橡膠墊，橡膠墊內對稱有兩個弧形彈黃 片，弧形彈黃片向橡膠墊的中間凸起，弧形彈黃片之間固定連接有加強桿，弧形彈黃片的兩 端套接有套管，套管為聚四氣乙締材料，套管分別與弧形彈黃片和橡膠墊過盈配合，套管的 外側邊沿活動連接有金屬連接筒，金屬連接筒的外側設置有圓臺形彈黃套。
[0008] 一種用于上述數控機床的隨動加工裝置的隨動方法，控制器對伺服電機進行閉環 控制，從而使驅動機構帶動加持基座和刀具基座進行相應的運動，在加持基座和刀具基座 發生相對運動時，激光發射器在激光接受盤上投射的光斑組成的圓形圖案會發生相應的位 置和大小的變化，控制器對運種光斑變化進行采集，并根據光斑的變化將相應的控制信號 反饋至伺服電機。
[0009] 作為優選，控制器根據采集的光斑變化情況，將所有伺服電機分為若干個組，同一 組內不同的伺服電機各設置有一個第一傳遞函數，每一組伺服電機還設置有一個第二傳遞 函數，控制器通過第一傳遞函數和第二傳遞函數對伺服電機進行調整。
[0010] 作為優選，第一傳遞函數通過光斑的位置信號確定，第二傳遞函數通過光斑的速 度信號確定。
[0011] 采用上述技術方案所帶來的有益效果在于：本發明通過使用激光定位的方式，利 用激光光斑在激光接收盤上的位置和移動速度的變化對加持基座和刀具基座的運行進行 實時反饋，使得控制器可W更快地對伺服電機進行反饋調節。負壓吸盤可W對激光接收盤 進行實時清理，避免加工過程中的碎屑對激光接收的影響。第二負壓吸管可W有效地加大 負壓吸盤外側的進氣量，從而保證激光接收盤的潔凈。帶有弧形彈黃片的橡膠墊可W有效 地減少刀具基座的振動，通過連接加強桿，可W減少刀具基座兩側的不平衡。通過設置套管 和金屬連接筒，可W提高刀具基座對于高頻震動的緩沖。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明的一個具體實施例的電氣控制圖。
[0013] 圖2是本發明的一個具體實施例中負壓吸盤的結構圖。
[0014] 圖3是本發明的一個具體實施例中橡膠墊的結構圖。 陽01引圖中：1、加持基座；2、刀具基座；3、驅動機構；4、伺服電機；5、控制器；6、激光接 收盤；7、激光發射盤；8、激光發射器；9、負壓吸盤；10、凹槽；11、第一負壓吸管；12、第二負 壓吸管；13、第Ξ負壓吸管；14、螺旋葉輪；15、橡膠墊；16、弧形彈黃片；17、加強桿；18、套 管；19、金屬連接筒；20、圓臺形彈黃套；21、定位外圈；22、弧形擋片；23、彈黃體。
【具體實施方式】
[0016] 參照圖1-3, 一種數控機床的隨動加工裝置，包括加持基座1和刀具基座2,加持基 座1和刀具基座2分別通過四個串聯的驅動機構3進行位置的調整，每個驅動機構3包括 一個伺服電機4,隨動加工裝置還包括一個控制器5,控制器5與所有伺服電機4通訊連接， 加持基座1的外側對稱設置有兩個激光接收盤6,刀具基座2的兩側設置有與激光接收盤6 相配合的激光發射盤7,激光發射盤7上中屯、對稱地設置有八個激光發射器8,激光發射器 8向外傾斜設置，控制器5與激光接收盤6通訊連接。激光接收盤6的外側設置有負壓吸 盤9,負壓吸盤9內部設置有凹槽10,凹槽10內壁的外側面連接有第一負壓吸管11，凹槽內 壁的內側面連接有第二負壓吸管12,凹槽10的底面連接有第Ξ負壓吸管13,第一負壓吸管 11、第二負壓吸管12和第Ξ負壓吸管13的內徑之比為1:3:7,第一負壓吸管11與豎直方向 的夾角為25°，第二負壓吸管12與豎直方向的夾角為40°，第Ξ負壓吸管13沿著豎直方 向設置，第二負壓吸管12內設置有螺旋葉輪14。激光發射盤7的底部設置有橡膠墊15,橡 膠墊15內對稱有兩個弧形彈黃片16,弧形彈黃片16向橡膠墊15的中間凸起，弧形彈黃片 16之間固定連接有加強桿17,弧形彈黃片16的兩端套接有套管18,套管18為聚四氣乙締 材料，套管18分別與弧形彈黃片16和橡膠墊15過盈配合，套管18的外側邊沿活動連接有 金屬連接筒19,金屬連接筒19的外側設置有圓臺形彈黃套20。
[0017] 一種用于上述數控機床的隨動加工裝置的隨動方法，控制器5對伺服電機4進行 閉環控制，從而使驅動機構3帶動加持基座1和刀具基座2進行相應的運動，在加持基座1 和刀具基座2發生相對運動時，激光發射器8在激光接受盤6上投射的光斑組成的圓形圖 案會發生相應的位置和大小的變化，控制器5對運種光斑變化進行采集，并根據光斑的變 化將相應的控制信號反饋至伺服電機4。控制器5根據采集的光斑變化情況，將所有八個伺 服電機4分為四組，與加持基座1連接的第一組伺服電機內的兩個伺服電機的第一傳遞函 數為：
[0020] 與加持基座1連接的第二組伺服電機內的兩個伺服電機的第一傳遞函數為：
[0021] f3(x) = 0. 75
[0022] f4(Xi，X2)二 t曰nxi+0. 35而2
[0023] 與刀具基座2連接的第一組伺服電機內的兩個伺服電機的第一傳遞函數為：
[0026] 與刀具基座2連接的第二組伺服電機內的兩個伺服電機的第一傳遞函數為：
[0029] 與加持基座1連接的兩組伺服電機的第二傳遞函數為：
[0032] 與刀具基座2連接的兩組伺服電機的第二傳遞函數為：
[0035] 其中，變量XI為光斑的位置信號，變量X 2為光斑的面積信號，變量y為光斑的速度 信號。上述傳遞函數適用于加工件重量在0. 3kg~0.化g，進刀速度小于Imm/s的加工工況 中。
[0036] 另外，在激光發射盤7的中屯、還豎直設置有一個激光發射器8,位于激光發射盤7 中屯、的激光發射器8的頂部固定有定位外圈21，定位外圈21內側通過彈黃體23連接有若 干個弧形擋片22。通過運個弧形擋片22可W捕捉并反饋出刀具基座2的加速度的大小和 方向。通過激光接收盤8的接收，可W將刀具基座2的運動趨勢進行準確檢測。運一加速 度的檢測通過第Ξ傳遞函數反饋至控制器5對伺服電機4的調整。第Ξ傳遞函數與第一傳 遞函數和第二傳遞函數串聯設置，此系統的第Ξ傳遞函數為：
[0037] f (Z) = 3. 5e2z+5. 5z2
[0038] 其中，變量z為刀具基座2的加速度信號。
[0039] 本【具體實施方式】可W將此加工系統的加工精度有原來的±100μπι減小至 ±20 μm。
[0040]上述描述僅作為本發明可實施的技術方案提出，不作為對其技術方案本身的單一 限制條件。
【主權項】
1. 一種數控機床的隨動加工裝置，包括加持基座（1)和刀具基座（2)，加持基座（1)和 刀具基座（2)分別通過若干個串聯的驅動機構（3)進行位置的調整，每個驅動機構（3)包 括一個伺服電機（4)，隨動加工裝置還包括一個控制器（5)，控制器（5)與所有伺服電機（4) 通訊連接，其特征在于：加持基座（1)的外側對稱設置有兩個激光接收盤（6)，刀具基座（2) 的兩側設置有與激光接收盤（6)相配合的激光發射盤（7)，激光發射盤（7)上中心對稱地設 置有若干個激光發射器（8)，激光發射器（8)向外傾斜設置，控制器（5)與激光接收盤（6) 通訊連接。2. 根據權利要求1所述的數控機床的隨動加工裝置，其特征在于：所述激光接收盤（6) 的外側設置有負壓吸盤（9)，負壓吸盤（9)內部設置有凹槽（10)，凹槽（10)內壁的外側面 連接有第一負壓吸管（11)，凹槽內壁的內側面連接有第二負壓吸管（12)，凹槽（10)的底面 連接有第三負壓吸管（13)，第一負壓吸管（11)、第二負壓吸管（12)和第三負壓吸管（13) 的內徑之比為1:3:7,第一負壓吸管（11)與豎直方向的夾角為25°，第二負壓吸管（12)與 豎直方向的夾角為40°，第三負壓吸管（13)沿著豎直方向設置，第二負壓吸管（12)內設置 有螺旋葉輪（14)。3. 根據權利要求1所述的數控機床的隨動加工裝置，其特征在于：所述激光發射盤（7) 的底部設置有橡膠墊（15)，橡膠墊（15)內對稱有兩個弧形彈簧片（16)，弧形彈簧片（16) 向橡膠墊（15)的中間凸起，弧形彈簧片（16)之間固定連接有加強桿（17)，弧形彈簧片 (16)的兩端套接有套管（18)，套管（18)為聚四氟乙烯材料，套管（18)分別與弧形彈簧片 (16)和橡膠墊（15)過盈配合，套管（18)的外側邊沿活動連接有金屬連接筒（19)，金屬連 接筒（19)的外側設置有圓臺形彈簧套（20)。4. 一種用于權利要求1~3所述的數控機床的隨動加工裝置的隨動方法，其特征在于： 控制器（5)對伺服電機（4)進行閉環控制，從而使驅動機構（3)帶動加持基座（1)和刀具基 座（2)進行相應的運動，在加持基座（1)和刀具基座（2)發生相對運動時，激光發射器（8) 在激光接受盤（6)上投射的光斑組成的圓形圖案會發生相應的位置和大小的變化，控制器 (5)對這種光斑變化進行采集，并根據光斑的變化將相應的控制信號反饋至伺服電機（4)。5. 根據權利要求4所述的數控機床的隨動加工裝置的隨動方法，其特征在于：控制器 (5)根據采集的光斑變化情況，將所有伺服電機（4)分為若干個組，同一組內不同的伺服電 機（4)各設置有一個第一傳遞函數，每一組伺服電機（4)還設置有一個第二傳遞函數，控制 器（5)通過第一傳遞函數和第二傳遞函數對伺服電機（4)進行調整。6. 根據權利要求5所述的數控機床的隨動加工裝置的隨動方法，其特征在于：第一傳 遞函數通過光斑的位置信號確定，第二傳遞函數通過光斑的速度信號確定。
【文檔編號】G05B19/19GK105988414SQ201510053956
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月29日
【發明人】宋明安, 孫潔, 劉學平, 李志博, 同彥恒, 麻輝
【申請人】寧夏巨能機器人系統有限公司