精密定位载物工作台的研制

介绍了大行程纳米定位载物工作台中宏动系统的组成,研究了如何在传统的滚珠丝杠传动及直线滚珠导轨导向方式下,通过光栅测量装置检测并反馈控制系统,以及相应补偿等,使宏动载物工作台完成微定位要求的定位精度和分辨率的宏定位。     

压电驱动超精密定位工作台的研究

研究、设计了一种压电式超精密微定位工作台。此工作台在伺服电机驱动的滚珠丝杠进给系统的基础上，采用压电陶瓷作为微位移驱动器，柔性铰链为导向机构，对工作台运动位置自动补偿，实现了超精密定位。文中对柔性铰链机构进行了合理的设计，以实现长行程超精密定位。压电陶瓷配合柔性铰链使用使工作台定位精度达到0．01μm，可满足精密、超精密加工需要。     

浮动螺母

用滚珠丝杠、螺母驱动工作台时,丝杠一般有数十微米的径向跳动,直接影响了工作台的运动精度。为此,日本三丰开发了如图所示的浮动螺母机构。在该机构中,定位板A固定在工作台上。螺母D上装有两个圆术销E,D连同E可相对于内框B在水平面内作微量移动,补偿滚珠丝杠在水平面内的径向跳动。内杠B连同C、D、E可相对于A作上下移动,补偿丝杠在垂直方向上的径向跳动。从而避免丝杠径向跳动工作台运动的精度影响。浮动螺母@刘利     

二维工作台控制系统设计及精度分析

对二维工作台控制系统进行了研究,采用滚珠丝杆副和直线滚动导轨副的传动方式,选用直线光栅尺作为工作台的反馈元件,控制系统的核心为工控机和运动控制卡,利用固高GE400运动控制卡发出脉冲信号控制伺服驱动器对工作台机械部分进行实时的操控。在VC＋＋6.0设计环境下开发工作台的控制软件,实现了多轴控制。使用双频激光仪获得工作台的系统误差曲线,采取水平分割的方法对误差曲线进行分割,获得各区间的误差补偿数据,通过软件控制对工作台各行程区间进行误差补偿,通过理论计算和实验测得补偿后的数据对比,验证了该补偿方法的可靠性,对于提升二维工作台的精度具有积极的意义。     

平面光波导精密对准平台运动误差的敏感性分析

在阵列光纤与波导芯片的对准过程中,多自由度精密运动平台的运动精度直接影响其耦合效率。针对此问题,运用多体动力学理论,通过分析运动平台的各项误差源,建立了多自由度精密运动平台的误差模型。采用基于方差的Sobol法对运动平台的各项误差进行敏感性分析,从而得到了各误差参数在敏感方向的影响程度。试验结果与理论分析结果基本吻合,说明该模型具有一定的适用性。该模型可为多自由度精密运动平台的运动精度控制、误差补偿分析以及系统优化设计提供借鉴。     

基于PMAC定位平台的定位精度与误差补偿研究

气浮精密定位平台在运动的过程中需要有高的运动精度与良好特性,而决定其运动精度的则为平台的定位精度与重复定位精度。研究了基于PMAC的气浮精密定位平台的精密定位控制技术,利用Renishaw激光干涉仪对精密气浮定位平台的定位精度与重复定位精度进行实验研究,分析在不同反馈传感器、不同控制参数下定位平台定位精度与重复定位精度的影响规律,在此基础上通过统螺距误差补偿与间隙补偿公式换算得出补偿数据,利用补偿数据对定位平台进行误差补偿。研究结果表明,通过对误差补偿方法的使用,定位平台的定位精度与重复定位精度分别提高了80%和20%。     

国内外机床技术动态

三种导轨耐磨性的比较 日本东京芝浦电气有限公司在研制电子束扫描曝光装置过程中,在精密工作台上分别采用滚珠导轨、滚柱导轨和气垫导轨进行了试验。气垫导轨工作台的摆动、起伏和倾斜误差均在1秒之内,重复性在0.2秒之内,制造后运行两年半,精度如初。而滚珠导轨运行160Km后,滚     

直线电动机工作台神经网络误差场建模与补偿

研究了H型直线电动机工作台的误差测量、建模及补偿技术。首先分析了定位平台的误差来源。采用激光矢量测量方法测量工作台的定位误差;然后用最小二乘法分别建立工作台的分段线性。用BP算法建立神经网络误差模型,利用误差模型构造了各电动机的一维或二维误差校正表;最后。根据误差校正表进行误差实时补偿实验。实验结果表明,经过样本训练的神经网络模型对工作台的误差具有较强的预测能力,将工作台两个方向的定位精度都提高到1μm。     

精密进给模块-KK系列

传统的进给工作台 ,通常由电动机通过滚珠丝杠带动以滑动导轨 (ｌｉｎｅａｒｇｕｉｄｅｗａｙ)或滚动导轨 (ｌｉｎｅａｒｂｅａｒｉｎｇ)导向的工作台组成 ,所有组件必须固定在一底座上 (图 1)。精密进给模块则将前述工作台进行了整合 ,以Ｕ型结构体整合滚珠丝杠和导轨的功能。如图 2所示 ,包括 :(1)将滑动导轨 (或滚动导轨 )与底座合并成一Ｕ型结构件 (以下称为「Ｕ型导轨」) ;(2 )将滚珠丝杠副之丝杠轴与进给滑块之滑板合并成单一的复合件 (以下称之为「滑座」)。该精密进给模块不　　仅提供高刚性与高精度的特性 ,亦可节省安装空间的模块…     

双驱同步控制的误差预补偿算法与试验

针对双驱进给系统的同步控制,设计了一种新的补偿算法。首先,根据双丝杠工作台的结合部刚度,建立滚珠丝杠运动系统的动力学模型。然后在不同进给速度和工作台位置下,对双驱进给的同步误差进行检测,得到同步误差的多元线性回归模型,利用动力学模型与多元线性回归模型可综合得出双驱同步控制的误差预补偿模型。采用自主研发的双驱进给试验平台进行双驱进给的补偿试验,对比传统的虚拟主轴同步控制策略、主从同步控制策略与本文所提出的误差预补偿控制策略,对双驱进给的速度跟随精度与位置同步精度进行对比分析,试验结果表明,双驱同步控制的误差预补偿策略具有同步精度更高,稳定性更好的优点。     

基于伺服电机和PLC的工作台运动控制

以西门子S7-200PLC作为控制器,控制伺服电机带动丝杠螺母副运动,从而实现工作台的运动控制。通过合理的系统软硬件设计和控制工艺设计,利用伺服电机的高控制精度和滚珠丝杠螺母副的高传动精度,保证工作台高精度的运动控制。     

倒置线轨并整体防护的高速定位承载系统设计

采用倒置安装线性滑轨作为运动导引,配合整体安装及防护,伺服电动机通过大导程精密研磨级滚珠丝杠驱动承载工作台,实现承载工作台的高速度进给及高精度定位.     

利用补偿提高精密定位平台的定位精度

系统误差在较大程度上影响精密定位平台的定位精度，必须采取适当措施进行消除。反相补偿法可以大幅度消除系统误差的影响，是一种易行有效、花费较少的补偿手段。运用反相补偿法原理，从误差曲线中分离出系统误差并与其反相曲线叠加以消除系统误差的影响。给出了对精密定位平台宏动工作台和微动工作台进行补偿的具体实例，补偿后定位精度分别从17.4μm提高到1.3μm和从137.6 nm提高到22.2nm。理论分析和实验结果都表明，反相补偿法对于降低系统误差十分有效，但对于随机误差效果不佳。     

数控6滑块精密工作台加工点位移计算的研究

根据位移叠加原理 ,提出了在垂直载荷及力矩载荷作用下数控 6滑块精密工作台上加工点的位移计算公式。为求解其他载荷作用下精密工作台上加工点的位移提供了一种重要的方法。研究成果为补偿精密机床的加工误差提供了理论依据     

导轨平行度误差对工作台运动误差影响的建模与分析

机床导轨是机床各运动部件相互运动的基准,导轨误差改变了机床各部件的相对位置,破坏了各部件相对运动的准确性,造成了工作台运动误差,最终影响被加工零件的加工精度。研究了直线滚动导轨平行度误差对机床工作台运动误差的影响,根据赫兹接触理论分析了滚珠受力与接触变形的关系,基于齐次坐标变换和最小余能原理定量分析了工作台的运动误差。最后通过算法举例、仿真及计算结果的对比,表明该算法能准确计算出工作台的运动误差。     

基于ANSYS医用三轴平台直线导轨的模态分析

为了提高激光医疗显微系统的准确性和稳定性,设计了高精度的三轴运动载物平台。直线滚珠导轨是影响三轴载物平台精度的重要部件。应用Pro/E三维绘图软件创建直线滚珠导轨模型,通过有限元分析软件ANSYS对行动态特性进行分析,提取前六阶模态频率和振型。为三轴平台的设计及优化和高精度要求的实现提供的可靠的依据。     

数控机床中预应力技术的应用

数控机床工作台的直线运动主要是通过伺服电机接受电讯号产生角位移,然后通过精密滚珠丝杠转变成直线运动,使工作台作X、Y方向的直线运动。只有使整个传动链在有负荷的情况下实现无变形传动,才能在正常工作中发出一个位移量的电讯号而使工作台精确地移动这个位移量。在普通机床上一般只要做到     

BP网络在进给系统定位误差预测中的运用

针对机床进给伺服系统定位精度预测的难点,分析了进给伺服系统机械传动系统定位误差增长的原因,提出了一种定位误差预测的方法。在Adams中建立进给伺服系统动力学仿真模型,得到不同初始状态下的定位误差值,基于BP神经网络建立工作台与螺母座间隙、滚珠丝杠倾斜度、工件负载与定位误差之间的映射模型,根据映射模型提出对定位误差预测的方法。利用所建立的精密运动可靠性试验平台进行验证,证明了该方法的正确性和有效性。     

基于高精度运动平台的误差模型构建与分析

机床误差补偿技术是提高机床精度的一种有效的方法。设计了一个用于微细电火花加工的三维精密运动平台设计,完成了平台搭建工作,根据三维大行程运动平台的几何特性,分析了机床存在的空间定位误差,运用齐次矩阵变换,完成了三维微细电火花加工运动平台的误差补偿理论分析,建立了相应的误差模型。计算机软、硬件技术的发展,误差补偿技术因其性价比高、可靠性好日益受到重视,通过合理的补偿,可使被加工零件的精度得到甚至超过数控加工机床本身的精度。     

精密定位技术研究

精密定位技术广泛应用于精密仪器、机械和机床、IC工艺制造、计算机外围设备.其特点是精度和分辨率高,台面尺寸从小到大,品种繁多,大多有自动化操作要求,需要集成许多高性能高品质机械零部件,高分辨力检测元器件,因此制作难度大,投资大.过去精密定位的精度和分辨率已从毫米量级过渡到了微米、从亚微米进入到了纳米量级.本文概述了获取高精度定位精度的支撑关键技术.介绍了基于宏微二级叠加方式的控制系统,研制的宏动工作台用精密滚珠丝杠螺母传动,由交流伺服驱动器驱动,配备反射式光栅检测元件,构成伺服反馈系统, 并对其实际误差曲线进行线性补偿之后,可将定位误差从76 μm降低到3 μm;再在宏动工作台面上安装高精度的微动载物台,由计算机进行宏微切换,从宏运动过渡到微运动方式,可实现大行程纳米量级精密定位.