磁悬浮横梁零相位直线驱动龙门移动镗铣床及控制方法

摘要

磁悬浮横梁零相位直线驱动龙门移动镗铣床及控制方法，属于数控机床技术领域。本发明镗铣床包括磁悬浮横梁直线电机驱动龙门移动式加工机床部分以及控制电路部分，其中控制电路部分包括双直线电机同步驱动控制电路以及横梁悬浮高度控制电路；控制方法包括对双直线电机的同步控制以及横梁悬浮高度的控制，双直线电机同步控制采用改进型的主-从同步驱动方式，悬浮高度控制采用模拟电路进行控制。本发明中双直线电机的主-从同步驱动方式维持了同步运动，同时通过控制吸引型电磁铁，实现横梁悬浮，确保了横梁的刚度特性，并能经受住各种耦合干扰和负载扰动，且具有强鲁棒性，最终实现了显著减小摩擦的目的。

主权项

1. 一种磁悬浮横梁零相位直线驱动龙门移动镗铣床，包括磁悬浮横梁直线电机驱动龙门移动式加工机床部分以及控制电路部分，其特征在于磁悬浮横梁直线电机驱动龙门移动式加工机床部分包括伺服单元、箱式横梁、X方向直线电机、导向单元、横梁悬浮气隙、U型一体化床身、工作台、主悬浮电磁铁、补偿电磁铁、主轴单元和刀具，底座与立柱成U型一体化床身，工作台置于床身内底部，U型一体化床身上部两外侧成凹槽，且这两个凹槽相互对称，箱式横梁两端部延伸形成凹槽并与U型一体化床身成嵌套结构，主轴单元安放在箱式横梁上，X方向直线电动机安放在横梁与床身上部，主悬浮电磁铁线圈与横梁端部内伸部分相连接，衔铁在床身上，主悬浮电磁铁线圈分左右两排，补偿电磁铁与横梁端部内伸部分的下边相连，衔铁在床身上，补偿电磁铁分左右两排，导向电磁铁分别侧向安置在横梁端部内侧和床身侧面；控制电路部分包括双直线电机同步驱动控制电路以及横梁悬浮高度控制电路，双直线电机同步驱动控制电路包括整流滤波电路、IPM逆变单元、DSP处理器、IPM保护隔离驱动电路、电流采样电路、速度采样电路、永磁直线同步电机以及霍尔传感器，IPM逆变单元主电源输入P、N端与整流滤波电路输出相连，IPM输出端子U、V、W与永磁直线同步电机相连，V、W通过两个霍尔传感器再与两路电流采样电路相连，IPM的16路控制端子与IPM保护隔离驱动电路相连，IPM保护隔离驱动电路的输入和电流采样电路输出分别与DSP处理器相连；横梁悬浮高度控制电路包括PWM及其驱动电路，位置、速度、电流控制电路，过电流保护电路，三角波发生电路，斩波电路，电流检测电路，悬浮高度检测电路，增益调节单元电路以及气隙给定单元电路、PWM及其驱动电路分别与位置、速度、电流控制电路，过电流保护电路，三角波发生电路，斩波电路相连；电流检测电路分别与位置、速度、电流控制电路，过电流保护电路相连；增益调节单元电路分别与气隙给定单元电路，位置、速度、电流控制电路以及悬浮高度检测电路相连。