| 主权项 |
一种五轴联动机床加载试验装置，其特征在于：该装置由随动加载机构机械部分与测控系统组成；随动加载机构机械部分通过与机床主轴的接口给主轴施加载荷，测控系统用于实现随动加载机构机械部分的伺服电机控制、机构运动控制、载荷计算以及信号处理功能；所述随动加载机构机械部分包括：随动加载机构与机床工作台接口固定平台、6套控力加载支链、12套加载机构关节球铰、加载机构动平台以及与机床主轴连接的机械接口；随动加载机构与机床工作台接口固定平台和机床工作台固连；随动加载机构与机床工作台接口固定平台上安装有直线电机的三组平行的直线导轨，直线导轨上安装有直线电机的动子，直线电机的动子与控力加载支链下端的加载机构关节球铰连接；控力加载支链向上通过末端加载机构关节球铰与加载机构动平台相连接，加载机构动平台上端面中心位置固连有与机床主轴连接的机械接口，随动加载机构与机床工作台接口固定平台通过该机械接口与加载机构动平台上方的机床主轴相连接；该随动加载机构与机床工作台接口固定平台中包含直线导轨基座，并且该直线导轨基座平行安装在机床工作台接口平台上，通过该平台实现与机床工作台之间的螺栓连接；该控力加载支链是机床工作台接口固定平台与加载机构动平台的连接装置，其两端安装有加载机构关节球铰的球头部分，控力加载支链中间串联安装有单向测力传感器；该加载机构关节球铰将控力加载支链两端分别与加载机构动平台、直线电机相连接，形成三自由度关节；该加载机构动平台为圆形结构，其上沿圆周方向均布6个球铰链安装基座；该与机床主轴连接的机械接口，包括：传感器固定下平台，传感器固定上平台，角压轴承和刀具夹持接口；六维力传感器有选择的安装在传感器固定上、下平台之间，传感器固定上、下平台直接互连，角压轴承安装于传感器固定上平台中间，角压轴承与刀具夹持接口同心安装；该传感器固定下平台，传感器固定上平台呈园盘状，该角压轴承是市购件，该刀具夹持接口是圆柱形件；所述测控系统包括：控制柜、一套六维力传感器、六套单向力传感器、信号补偿及处理装置、六套直线电机组件、六套电机伺服驱动器、六套位移传感器以及机构运动控制器；电机伺服驱动器、机构运动控制器以及信号补偿及处理装置安装于控制柜中；每个控力加载支 链两个加载机构关节球铰之间串联安装有一个单向测力传感器，六维力传感器安装在与机床主轴连接的机械接口上；单向力传感器与信号补偿及处理装置之间电气连接；直线电机组件与电机伺服驱动器之间电气连接，电机伺服驱动器与机构运动控制器之间电气连接，信号补偿及处理装置与机构运动控制器之间电气连接；该控制柜是箱式金属结构件，电机伺服驱动器、机构运动控制器以及信号补偿及处理装置安装于控制柜中；该六维力传感器是SDC‑C4H型六维力传感器，实现对空间六维载荷的测量；该直线电机组件包括永磁同步直线电机动子、静子和直线导轨，永磁同步直线电机静子与直线导轨固连，且两者方向平行，永磁同步直线电机动子通过直线导轨上的滑块在永磁同步直线电机静子中滑移；直线电机组件为加载机构力控制提供动力；该永磁同步直线电机动子是L型钢板，上面覆盖导磁材料；该永磁同步直线电机静子中间开有凹槽，凹槽两内表面分别沿动子运动方向均布永磁体；该直线导轨是NHK牌HSR20直线导轨；该电机伺服驱动器是交流伺服驱动器，与直线电机配套使用；该单向力传感器采用商品拉压式力传感器，它安装在每个控力加载支链上，用于测量控力加载支链上的单自由度力，作为控制系统的力反馈信号；该位移传感器是光栅尺位移传感器，与直线导轨平行安装；该机构运动控制器包括工业控制计算机和商品运动控制卡，机构运动控制器根据输入的控制指令和反馈信号进行运算，向各控力加载支链发出加载控制指令；该工业控制计算机是是市购件；该商品运动控制卡的规格是Turbo PMAC多轴运动控制卡；该信号补偿及处理装置，包括中央处理器CPU、硬件存储器FLASH、随机存储器RAM、可编程逻辑门阵列FPGA、A/D采集装置、通用I/O接口、载荷谱及刀轨数据库以及信号补偿及处理算法程序；其中，中央处理器CPU，硬件存储器FLASH，随机存储器RAM，可编程逻辑门阵列FPGA，A/D采集装置，通用I/O接口通过电气连接，刀轨数据库及信号补偿处理算法程序固化到硬件存储器FLASH中，供中央处理器CPU调用；其功能是接收一套六维力传感器以及六套单向力传感器和位移传感器的反馈信号，对力信号进行滤波和补偿；使用位置信号在刀轨数据库中进行载荷谱数据查询，确定当前控制系统输入，上述结果输送给机构运动控制器进行运动控制。 |
