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 ;