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龙门结构平台介绍——机械结构

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作者:高工来源:高工

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一、龙门结构介绍

       龙门结构通俗地说一根横梁连接两个支腿与地面紧固组成的像一个门框一样的结构。是运动平台中 的一种常见结构。这种结构可以使上端 轴上安装执行机构(如拾取和放置机构,相机等)从上端接近被加工件。通常,龙门结构有单驱动单反馈、双驱动单反馈、双驱动双反馈以及极少使用的单驱动双反馈。

二、不同架构对比

1、单驱单反

       单驱单反架构采用单电机驱动栅尺反馈,其性能低、成本低、技术难度低,适用于一些追求性价比的场景。由于电机驱动位置远离偏摆中心,因此通常会激起横梁的偏摆模态。由于测量位置远离偏摆中心,导致即无法把力分配到偏摆中心,也无法测量偏摆中心的位移,从而限制了系统带宽的提升,降低了动态性能。这种架构的龙门通常会采用直线导轨滑块进行支撑,导轨的摩擦力使其无法实现较好的重复性。

单驱单反.jpg


2、双驱单反

       这种结构与单驱单反相比,在横梁的另外一侧多了一个电机。两个电机合力,理论上可以做到不激起偏摆模式。但通常情况下横梁轴会存在运动负载,导致质心位置和振型不断变化,在不改变电机发力比的情况下总会略微激起偏摆模态。当栅尺位于远离质心位置,其振型分量较大,可能会影响到动态性能。那要怎样提高双驱单反龙门的性能?高刚度低质量,尽量把栅尺布局在偏摆中心位置。

双驱单反.jpg


3、双驱双反

       双驱双反架构一般出现在高性能龙门当中,比双驱单反多了一条反馈栅尺。有了双反馈就可以通过控制算法把龙门轴和偏摆轴进行解耦控制,而不是把单电机作为一个轴来控制。把两个栅尺的均值或某个加权值作为龙门轴的反馈,把偏摆角度作为偏摆轴的反馈,两个轴独立进行控制。这种反馈方式相当于其测量点位于偏摆中心附近,其模态振型分量几乎为0,能够极大的提高动态性能。双驱双反.jpg


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