差動定位機構及利用該差動定位機構精確定位方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種差動式定位機構，該定位機構可以應用于精密加工設備上。本發(fā)明還公開啦一種精確定位方法。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的精密加工設備中普遍用到差動原理來實現(xiàn)位移精確控制，如專利號為ZL200820040337.5的中國實用新型《鏜刀徑向差動微調裝置》(授權公告號為CN201220284Y)，該專利中鏜刀尾端中部和定位套端面中部設有不同直徑的軸向螺孔，差動桿以兩端同軸、同旋向，但不同直徑的螺紋分別與鏜刀、定位套螺旋配合，利用相配合螺紋的螺距差實現(xiàn)直線移動差；又如申請?zhí)枮?00710129474.6的中國發(fā)明專利申請公開《差動位移裝置》(申請公布號為CN101350227A)。
[0003]本申請于2015年4月30日提出了發(fā)明申請《螺旋步進電動機的定子、轉子機構及螺旋步進電機》(申請?zhí)枮?01510214738.2)，該申請于2015年7月22日已經公布，轉子在通電情況下，在定子的定子塊和轉子的轉子塊之間產生動態(tài)螺旋磁場，在該螺旋磁場的作用下，定子快和轉子塊相對產生無摩擦相對直線和圓周運動，從而實現(xiàn)定子和轉子的相對直線和圓周運動。
[0004]將本申請人發(fā)明的這種緊湊型螺旋步進電動機如何應用到精密加工或檢測設備的上來，實現(xiàn)精確定位，需要申請人投入創(chuàng)造性勞動。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述的技術現(xiàn)狀而提供一種能提高精確性的差動定位機構。
[0006]本發(fā)明所要解決的又一個技術問題是提供一種兩個螺旋步進電機實現(xiàn)精確定位的方法。
[0007]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種差動定位機構，其特征在于包括
[0008]第一轉子，包括第一中心軸和多個第一轉子塊，前述的第一轉子塊沿第一圓柱螺旋線為基準線連續(xù)或間隔均勻地呈螺旋狀布置于第一中心軸的圓周上，前述的第一圓柱螺旋線以第一中心軸的幾何軸線為中心；
[0009]第一定子，包括多個并排的第一定子塊及設于第一定子塊上的至少兩相獨立的第一繞組，前述第一轉子塊與第一定子塊軸向寬度相同且對齊設置，并且，前述第一轉子與第一定子的中心通孔內壁具有相同的徑向距離；
[0010]第二轉子，包括第二中心軸和多個第二轉子塊，前述的第二轉子塊沿第二圓柱螺旋線為基準線連續(xù)或間隔均勻地呈螺旋狀布置于第二中心軸的圓周上，前述的第二圓柱螺旋線以第二中心軸的幾何軸線為中心；
[0011]第二定子，包括多個并排的第二定子塊及設于第二定子塊上的至少兩相獨立的第二繞組，前述第二轉子塊與第二定子塊軸向寬度相同且對齊設置，并且，前述第二轉子塊與第一定子的中心通孔內壁具有相同的徑向距離；
[0012]前述第一轉子中空并與第二定子同軸相連，前述的第二轉子伸入第一轉子并與第一轉子內壁具有徑向間隙，或者，前述第一轉子與第二轉子同軸連接。
[0013]進一步，該差動定位機構還包括
[0014]機架，包括間隔布置的兩個支座及連接于支座之間的上下兩根第一導桿，每個支座上均設有能相對支座旋轉的第一轉盤，每個支座中部與所述第二轉子連接，并且，所述第二轉子相對支座能旋轉；
[0015]第一支板，為兩塊，分別設于所述第一定子兩側并位于前述的支座之間，每塊第一支板的上端和下端均能橫向移動地設于前述的第一導桿上，每塊第一支板的外端面均設有能相對第一支板旋轉的第二轉盤；
[0016]第二導桿，為上下兩根，設于一側的第一轉盤和第二轉盤之間；
[0017]第二支板，為兩塊，分別設于所述第二定子兩側，每塊第二支板的上端和下端能橫向移動地設于前述第二導桿上；
[0018]第三導桿，為上下兩根，設于另一側的第一轉盤和第二轉盤之間；以及
[0019]支撐座，上端與下端能橫向移動地設于前述第三導桿上，該支撐座中部與所述的第一轉子的一端連接，所述第一轉子的另一端軸向貫穿通過第一定子并與其中一塊第二支板連接。
[0020]進一步，所述的第一定子同一截面上由二個對稱布置的第一定子塊對接而成，并且，在對接位置形成連接卡槽，所述的第一定子還可以包括
[0021]隔層，設于軸向相鄰兩塊第一定子塊單元之間；
[0022]蓋板，設于前述第一定子外側的蓋板；以及
[0023]連接銷，設于前述的連接卡槽內將前述的第一定子塊連為一體。
[0024]進一步，還該差動定位機構包括
[0025]控制器，控制輸出端與所述第一定子的繞組和第二定子連接的繞組；以及
[0026]位置傳感器，用于感知所述第一定子的水平位移量或角度轉換量，與前述控制器的信號輸入端連接。
[0027]—種差動定位機構精確定位方法，其特征在于該包括
[0028]第一轉子，包括第一中心軸和多個第一轉子塊，前述的第一轉子塊沿第一圓柱螺旋線為基準線連續(xù)或間隔均勻地呈螺旋狀布置于第一中心軸的圓周上，前述的第一圓柱螺旋線以第一中心軸的幾何軸線為中心；
[0029]第一定子，包括多個并排的第一定子塊及設于第一定子塊上的至少兩相獨立的繞組，前述第一轉子塊與第一定子塊軸向寬度相同且對齊設置，并且，前述第一轉子與第一定子的中心通孔內壁具有相同的徑向距離；
[0030]第二轉子，包括第二中心軸和多個第二轉子塊，前述的第二轉子塊沿第二圓柱螺旋線為基準線連續(xù)或間隔均勻地呈螺旋狀布置于第二中心軸的圓周上，前述的第二圓柱螺旋線以第二中心軸的幾何軸線為中心；
[0031]第二定子，包括多個并排的第二定子塊及設于第二定子塊上的至少兩相獨立的繞組，前述第二轉子塊與第二定子塊軸向寬度相同且對齊設置，并且，前述第二轉子塊與第一定子的中心通孔內壁具有相同的徑向距離；
[0032]前述第一轉子中空并與第二定子同軸相連，前述的第二轉子伸入第一轉子并與第一轉子內壁具有徑向間隙；
[0033]精確定位采用如下之一:
[0034]①所述的第一定子和第二定子只作直線運動，所述的第一轉子和第二轉子只作旋轉運動，第一圓柱螺旋線與第二圓柱螺旋線方向一致，并且，第一繞組和第二繞組同時通電，第一繞組之間和第二繞組之間脈沖電節(jié)拍運行方向相同的情況下，則在一個脈沖下第一定子相對第一定子的初始位置直線差動位移量為Λ h = hl/N+h2/n ;
[0035]②所述的第一定子和第二定子只作直線運動，所述的第一轉子和第二轉子只作旋轉運動，第一圓柱螺旋線與第二圓柱螺旋線方向一致，并且，第一繞組和第二繞組同時通電，第一繞組之間和第二繞組之間脈沖電節(jié)拍運行方向相反的情況下，則在一個脈沖下第一定子相對第一定子的初始位置直線差動位移量為Λ h = hl/N-h2/n ;
[0036]③所述的第一定子和第二定子只作直線運動，所述的第一轉子和第二轉子只作旋轉運動，第一圓柱螺旋線與第二圓柱螺旋線方向相反，并且，第一繞組和第二繞組同時通電，第一繞組之間和第二繞組之間脈沖電節(jié)拍運行方向相同的情況下，則在一個脈沖下第一定子相對第一定子的初始位置直線差動位移量為Λ h = hl/N-h2/n ;
[0037]④所述的第一定子和第二定子只作直線運動，所述的第一轉子和第二轉子只作旋轉運動，第一圓柱螺旋線與第二圓柱螺旋線方向相反，并且，第一繞組和第二繞組同時通電，第一繞組之間和第二繞組之間脈沖電節(jié)拍運行方向相反的情況下，則在一個脈沖下第一定子相對第一定子的初始位置直線差動位移量為Λ h = hl/N+h2/n ;
[0038]⑤所述的第一定子和第二定子只作旋轉運動，所述的第一轉子和第二轉子只作直線運動，第一圓柱螺旋線與第二圓柱螺旋線方向相同，并且，第一繞組和第二繞組同時通電，第一繞組之間和第二繞組之間脈沖電節(jié)拍運行方向相同的情況下，則在一個脈沖下第一定子相對第一定子的初始位置角差動位移量為Λ θ = α+β ;