三维转动动力平台液压驱动与控制系统的设计

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1、2011年7月机床与液压Ju1．2011第39卷第14期MACHINET00L&HYDRAULICSVoI．39No．14DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．14．018三维转动动力平台液压驱动与控制系统的设计史琥，周骥平(扬州大学机械工程学院，江苏扬州225127)摘要：根据三维转动动力平台的工作原理与驱动要求，通过对其空间转动运动形式及其控制特点的分析，设计动力平台液压驱动系统与电气控制系统，以满足加工设备上动力平台的实际应用需求。关键词：三维转动动力平台；液压驱动；电气控制中图分类号：TH137文献标识码：B文章编号

2、：1001—3881(2011)14—053—3DesignofHydraulicDrivingandControllingSystemforThree-dimensionRotationalDynamicalBenchSHIXiao．ZHOUJiping(MechanicalEngineeringInstituteofYangzhouUniversity，YangzhouJiangsu225127，China)Abstract：Basedontheprincipleanddrivingrequirementsof3-Drotationaldynamic

3、albench，itsspaceformsofrotationalmove—mentandthecontrolcharacteristicswereanalyzed．Thehydraulicdrivingsystemandelectriccontrollingsystemof3-Drotationaldy—namicalbenchweredesignedtomeettheneedsofitspracticalapplication．Keywords：3-Drotationaldynamicalbench；Hydraulicdriving；Electric

4、control动力平台是机械加工设备和多维运动机构的重要部件，其运动形式直接影响到设备的运动控制方式和应用适应性。三维转动动力平台有别于传统的移动工作台，它能将运动自由度扩展到5个，配合刀具的进给运动，能够方便地实现目前机械产品加工过程中任意空间位姿的加工新型动力平台。在前期研究⋯中，通过引入运动解耦理论，解决了多个自由度同时运动出现不确定运动结果的问题，大大简化了控制系统的设计。目前，动力平台的试验样机已经制作出来，获得了实用新型专利-z。为了使l一工件夹装台2-1方向液压缸卜主体机构4一正交连接件三维转动动力平台能够达到其预期的功能效果，文中5一支承

5、外壳6-向液压缸7一堵头8-嘞端盖9_方向液压缸lO一支座l1一底座开展了对其驱动系统的设计与研究。1三维转动动力平台的工作原理与驱动要求图1三维转动动力平台结构图1．1动力平台的组成1．2工作原理如图1所示，三维转动动力平台主要由工件夹基于解耦设计思想，三维转动动力平台的三个转装台1、主体机构3、堵头7、正交连接件4、支承外动轴在空间上交于一点，三级摆动单元内置于三个转壳5、轴端盖8、支座l0、底座11以及三个摆动伺动副处，以实现轴回转和、Y轴的摆动。第三级服液压缸(图中2、6、9分别为、Y、三个自由度即Y轴摆动的同时带动第一级(z轴)、第二级(的摆动

6、液压缸)等部分组成，用于放置装夹工件的轴)同步转动，且使第一、二两级的转动轴线在空工作平台设置在最上方，其轴转动作为第一级，下间位姿上发生变化；第二级摆动的时候带动第一级同部的、Y正交方向布置第二和第三级摆动，三级转步转动，且第一级的回转轴线空间位姿发生变化；最动的轴心相交于一点，最下部是支座与底座，可安装上面的第一级与动平台直接连接，实现绕z轴回转。于-Y移动工作台上。其中机构最大承重位置位于Y轴转动副的外部机收稿日期：2010—07—16作者简介：史航(1986一)，男，在读硕士研究生，研究方向为机电一体化、液压传动控制。电话：13912140087

7、，E—mail：shixiaol123@126．corn。·54·机床与液压第39卷构上，第一级的负重由轴转动副处的的中间连接部向动而高负载的不动(或者低负载的先动高负载的件支承，其中轴是动力平台动平台(工作台面)所后动)，在控制回路中必须考虑防干扰问题。在轴。从运动控制上看，动力平台的动作执行速度控制1．3驱动要求是其主要参数，反映到液压驱动系统中，即如何控制三维转动动力平台作为一个工作平台用于夹持工系统流量。因此必须通过对流量的调节来寻求最佳的件，带动工件实现空间三维转动，以便在切削力的作执行速度。综合考虑各方面因素，在驱动系统油路回用下对工件进行复

8、杂曲面的加工。因此，对三维转动路支路上分别设置3个节流调速回路来控制回油流动力平