[发明专利]一种摩擦型全自动高速主轴在线动平衡系统及其控制方法

摘要

本发明涉及一种摩擦型全自动高速主轴在线动平衡系统及其控制方法，属于精密超精密加工及自动化领域。该在线动平衡系统的平衡头机械装置采用对称式结构设计，其核心是左右对称的两个校正用平衡环及其驱动执行机构，平衡头机械结构尤其简单可靠；该动平衡系统控制器的设计中，选用高性能数字信号处理器作为核心处理器，其非常高的数据处理速度和精度，保证了较短的动平衡时间和甚佳的平衡效果；该动平衡系统的可行的控制方法和有效的数据处理算法，使得整个系统更加完善。本发明对于高速精密超精密加工具有重要的意义。

主权项

1、一种摩擦型全自动高速主轴在线动平衡装置，其特征在于：平衡装置整体上采用对称式结构设计，以啮合齿圈(6)为中心左右对称，包括有外壳、连接轴、平衡环和平衡环驱动执行机构四部分；其中：外壳包括有轴承(4)和由隔磁材料制成的圆筒形壳体(1)、端盖(2)和轴承盖(3)，端盖(2)、轴承盖(3)和轴承(4)各有对称的两个，壳体(1)、端盖(2)和轴承盖(3)三者紧固配合；连接轴包括中心轴(5)和圆环形啮合齿圈(6)，啮合齿圈(6)的两端面设置有三角尖齿离合器爪齿；啮合齿圈(6)套装在中心轴(5)上，二者紧固连接；中心轴(5)的一端设置有用于与高速主轴紧固连接的螺杆；平衡环包括由软磁材料制成的平衡环身(7)和由隔磁材料制成的平衡环体(8)，圆环形平衡环身(7)套装在平衡环体(8)上，二者紧固连接构成平衡环；圆环形平衡环身(7)上设置有用于传感器读取信号和校正高速主轴不平衡量的不平衡量缺口，平衡环体(8)设置有中心孔，其内侧面设置有三角尖齿离合器爪齿，以啮合齿圈(6)为中心，两对称的平衡环套装在中心轴(5)上，二者的中心线重合，平衡环可在中心轴(5)上沿轴向内外移动，向内移动时，平衡环外侧的三角尖齿离合器爪齿与啮合齿圈(6)外侧的三角尖齿离合器爪齿啮合，向外移动时二者分离；平衡环驱动执行机构包括电磁铁、减速轴承(13)、弹簧(14)和弹簧挡圈(15)，电磁铁又包括有电磁铁线圈(11)、由隔磁材料制成的电磁铁挡圈(10)、由软磁材料制成的电磁铁骨架(9)和电磁铁套筒(12)；电磁铁骨架(9)设置有中心孔，圆环形电磁铁挡圈(10)套装在电磁铁骨架(9)的内侧，电磁铁线圈(11)缠绕在电磁铁骨架(9)上，电磁铁套筒(12)套在电磁铁骨架(9)和电磁铁挡圈(10)上，电磁铁线圈(11)被封装在由电磁铁骨架(9)、电磁铁套筒(12)和电磁铁挡圈(11)封闭成的内部空间内；两对称的电磁铁分别固定连接在端盖(2)的内侧端部；减速轴承(13)整体嵌入在电磁铁骨架(9)内，二者紧配合，且减速轴承(13)外圈内侧与电磁铁骨架(9)内侧在同一个平面内，减速轴承(13)内圈内侧高于其外圈内侧，平衡环向外移动时，只能移动到减速轴承(13)内圈的内侧处；弹簧挡圈(15)套在中心轴(5)上，二者松配合，弹簧挡圈(15)的外侧与轴承(4)内圈内侧紧靠在一起，圆柱弹簧(14)的一端固定在弹簧挡圈(15)上，另一端套在平衡环体(8)的外侧端部，装配后弹簧(14)有预压缩量，在预压力的作用下，平衡环向内移动与啮合齿圈(6)紧固啮合。