[发明专利]一种永磁悬浮微型机床导轨控制系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及机床控制系统的技术领域，特别是微型机床导轨控制系统的技 术领域。

【背景技术】

微机电系统在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，微机电系统的发展方向是由“微电子-机械”向“微机械-电子”进 行转变，微机电系统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。

兼顾低功耗、低产热与可调节、高灵敏度的永磁力可调节机床磁悬浮导轨 是一种能够有效解决上述问题的技术方案，永磁力可调节机床悬浮导轨的关键 是通过一种具有两个并联磁路的永磁调控器进行根据磁通连续性原理进行磁通 量的调节从而改变输出磁力大小，这种技术方案的实现需要可靠的控制系统进 行控制调节，综合传感信号进行修正，最终达到高精度的磁悬浮导轨驱动，所 以现在亟需一种永磁悬浮微型机床导轨控制系统。

【发明内容】

本发明的目的就是为了提供一种适用于微型机床的永磁悬浮导轨控制系 统，能够保证永磁悬浮导轨的驱动精度与稳定性，控制关系简单，易于维护。

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控制系统，包 括磁路分配模块和传感检测模块；所述磁路分配模块包括由永磁体、弹簧支架、 电机支架和弹簧伸缩铁片组成的第一磁路，和由永磁体、弹簧支架、电机支架 和悬浮导轨组成的第二磁路，所述弹簧支架和电机支架平行分布，弹簧支架和 电机支架的一端之间设置有所述永磁体，接近另一端处的弹簧支架和电机支架 之间设置有所述弹簧伸缩铁片，所述弹簧伸缩铁片的一端与弹簧支架固定连接， 另一端被一个安装在电机支架上的步进电机的贯通轴顶住而处于压缩状态；所 述传感检测模块包括设置在所述悬浮导轨之间的导轨位移传感器、垂直测距传 感器、水平测距传感器和限位开关，还包括设置在步进电机后部的光电编码器， 以及一个与所述导轨位移传感器、垂直测距传感器、水平测距传感器、限位开 关、步进电机和光电编码器电信号连接的中央控制器。

作为优选，所述中央控制器与所述步进电机之间还设置有步进电机驱动器， 所述步进电机驱动器与所述中央控制器和步进电机均为电信号连接。

作为优选，所述中央控制器包括单片机控制器和信号放大器，所述信号放 大器分别设置在所述单片机控制器与导轨位移传感器、垂直测距传感器和水平 测距传感器之间。

本发明的有益效果：本发明通过磁通连续性原理，设置并联的两个磁路， 通过步进电机驱动改变弹簧伸缩铁片的伸缩量便可以改变弹簧伸缩铁片所在的 磁路中磁通量的大小，从而改变悬浮导轨所在的磁路中磁通量的大小，从而实 现永磁力的调节，这种调节方式中，无需较大驱动力便可以轻松实现磁力改变， 所以步进电机的所需力矩很小，极大地缩小了电机尺寸，使得磁悬浮导轨适用 于微型机床的使用环境，同时降低了功耗。

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控制系统的结构框图。

【具体实施方式】