[发明专利]一种双侧同步驱动的高精度龙门滑台、控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种双侧同步驱动的高精度龙门滑台、控制系统及方法，龙门滑台包括X轴电机1、X轴电机2、Z轴电机1、Z轴电机2、Y轴电机、滑台、滑块、光电编码器、双同步驱动的X轴滚珠丝杆导轨、Y轴滚珠丝杆导轨、双同步驱动的Z轴升降滚珠丝杆导轨、Y轴和Z轴连接支架、刀具主轴。控制系统是由三坐标数控系统、X轴同步控制单元和Z轴同步控制单元组成，采用CAN总线实现联接。三坐标数控系统直接控制Y轴伺服驱动器，且分别通过X轴同步控制单元和Z轴同步控制单元控制X轴和Z轴的伺服驱动器，同步控制单元根据平衡反馈补偿算法实现同一坐标方向双侧平行驱动的伺服电机的速度同步。

技术领域

本发明涉及一种双侧同步驱动的高精度龙门滑台、控制系统及方法，属于精密数控加工设备控制技术领域。

背景技术

很多精密数控加工设备采用龙门式滑台结构，这种结构的优点是空间布局合理，加工范围大，运动平稳。龙门式结构的设备，一个坐标方向上有两个平行的导轨。在以往的龙门式结构的设备中，由同一台电机驱动平行的两个导轨中的运动，用同步带或横向传动机构将电机的动力分配传送到两个平行的导轨。然而，这种依靠机械传动机构实现双侧导轨同步运动的方式是有缺陷的，不仅机械传动机构的精度和一致性会直接影响同步运动的精度，传动链较长也使得刚度减低。

如果采用两个伺服电机从龙门滑台的双侧分别驱动两个平行导轨的运动，则可以大大减小机械传动链的长度，显著提高刚度。但是，必须要从控制原理上解决两台伺服电机的速度完全同步的问题，才能实现这一方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双侧同步驱动的高精度龙门滑台、控制系统及方法，以解决现有的龙门滑台驱动技术中机械传动链较长、刚度低的问题。

一种双侧同步驱动的高精度龙门滑台及控制系统，包括底座台、水平双侧同步驱动的X轴滚珠丝杆导轨、X轴伺服电机1及伺服驱动器、X轴伺服电机2及伺服驱动器、滑台、双侧立柱、双侧同步驱动的Z轴滚珠丝杆导轨，Z轴伺服电机1及伺服驱动器、Z轴伺服电机2及伺服驱动器、横梁、Y轴滚珠丝杆导轨、Y轴伺服电机及伺服驱动器、主轴及刀具、X轴同步控制单元、Z轴同步控制单元、三坐标数控系统，所述X轴伺服电机1和X轴伺服电机2从双侧同步驱动滑台沿着X坐标方向运动、所述Z轴伺服电机1和Z轴伺服电机2从双侧同步驱动横梁沿着Z坐标方向运动、所述Y轴滚珠丝杆导轨沿着横梁固定，主轴及刀具连接在Y轴滚珠丝杆导轨的滑块上，Y轴伺服电机驱动主轴及刀具沿着Y坐标方向运动，所述X轴伺服电机1和X轴伺服电机2的输出轴上安装有光电脉冲编码器，X轴伺服电机1和X轴伺服电机2的输出轴上的光电脉冲编码器连接到各自的伺服驱动器的反馈输入端口，同时还连接到X轴同步控制单元的反馈输入口，所述Z轴伺服电机1和Z轴伺服电机2的输出轴上安装有光电脉冲编码器，Z轴伺服电机1和Z轴伺服电机2的输出轴上的光电脉冲编码器连接到各自的伺服驱动器的反馈输入端口，同时还连接到Z轴同步控制单元的反馈输入口，所述Y轴伺服电机的输出轴上安装有光电脉冲编码器，Y轴伺服电机的输出轴上的光电脉冲编码器只连接到Y轴伺服驱动器的反馈输入接口，所述三坐标数控系统通过CAN总线与X轴同步控制单元的总线接口、Z轴同步控制单元的总线接口、Y轴伺服驱动器的总线接口相连接，所述X轴同步控制单元分别与X轴伺服电机1的伺服驱动器和X轴伺服电机2的伺服驱动器相连接，所述Z轴同步控制单元分别与Z轴伺服电机1的伺服驱动器和Z轴伺服电机2的伺服驱动器相连接。

优选地，所述控制系统是由所述三坐标数控系统、X轴同步控制单元和Z轴同步控制单元组成，三坐标数控系统完成三坐标的插补运算，通过CAN总线向X轴同步控制单元、Z轴同步控制单元和Y轴伺服驱动单元发出控制信号，X轴同步控制单元向X轴伺服电机1的驱动器和X轴伺服电机2的驱动器发出控制信号，Z轴同步控制单元向Z轴伺服电机1的驱动器和Z轴伺服电机2的驱动器发出控制信号。

优选地，三坐标数控系统是基于工控机的开放式数控系统。