CN101409112A - 三轴运动平台 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种三轴运动平台，包括底座，组装于所述底座两端的Y轴运动系统，架设于所述底座中部的X轴运动系统，以及固定于X轴运动系统上的Z轴运动系统，其中，所述X轴运动系统、Y轴运动系统以及Z轴运动系统分别包括直线电机及滑动装置，该滑动装置包括导轨和滑块；所述X轴运动系统还包括一横梁，所述用于驱动该X轴运动系统的直线电机和所述导轨固定于该横梁上；所述Z轴运动系统还包括一固定架，所述用于驱动该Z轴运动系统的直线电机和所述导轨安装于所述固定架上。本发明三轴运动平台不但可以提高系统运行平稳性和准确性，而且可以实现负载的高速、准确定位。

Description

三轴运动平台
【技术领域】
本发明涉及一种运动平台，尤其涉及一种直线电机驱动的三轴运动平台。
【技术背景】
传统的运动平台通常是通过旋转电机驱动同步带、螺杆或滚珠丝杆实现的，然而，机械传动由于惯量、刚度、磨损等原因，使得响应慢且滞后，存在一定的跟踪误差，也影响系统运行速度和精度，同时，机械配置和运动行程也受结构限制。
因此，如何提供一种可以克服由于旋转电机驱动同步带、螺杆或滚珠丝杆而带来的上述问题的三轴运动平台已经成当前急需要解决的问题。
【发明内容】
本发明所欲解决的技术问题是提供一种由直线电机驱动的三轴运动平台以克服由传统滚珠丝杠传动所引起刚度差、效率低、响应慢等一系列问题。
本发明所采用的技术方案是：一种三轴运动平台，包括底座，组装于所述底座两端的Y轴运动系统，架设于所述底座中部的X轴运动系统，以及固定于X轴运动系统上的Z轴运动系统，其中，所述X轴运动系统、Y轴运动系统以及Z轴运动系统分别包括直线电机及滑动装置，该滑动装置包括导轨和滑块；所述X轴运动系统还包括一横梁，所述用于驱动该X轴运动系统的直线电机和所述导轨固定于该横梁上；所述Z轴运动系统还包括一固定架，所述用于驱动该Z轴运动系统的直线电机和所述导轨安装于所述固定架上。
所述固定架包括一水平板和一竖直板，所述水平板垂直于所述竖直板向后延伸。
用于驱动X轴运动系统的直线电子的定子安装于所述横梁上，其动子安装于所述水平板的下端面。
用于驱动Y轴运动系统的直线电子的定子安装于所述底座上，其动子安装于所述横梁的侧端面。
用于驱动Z轴运动系统的直线电机的定子和动子安装于所述竖直板的前端面。
所述X轴运动系统中的滑块分别安装于所述水平板的下端面以及所述竖直板的后端面；所述Y轴运动系统中的导轨安装于所述底座上，其滑块安装于所述横梁的底部；所述Z轴运动系统中的导轨和滑块安装于所述竖直板上。
所述竖直板上还安装有一平衡弹簧。
所述X轴运动系统、Y轴运动系统和Z轴运动系统分别包括位置反馈装置。
所述位置反馈装置为直线光栅编码器，该直线光栅编码器包括光栅尺和读头。
本发明所达到的技术效果是：本发明三轴运动平台通过在Y轴运动系统中采用两个或多个直线电机作独立或同时控制，大大减小了负载移动或者变化引起的动态误差，X轴和Z轴采用无铁心直线电机，以提高系统运行平稳性和准确性。同时，本发明之三轴运动平台可以实现负载的高速、准确定位。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明三轴运动平台的立体图。
图2是本发明三轴运动平台的立体分解图。
图3是本发明三轴运动平台的另一角度部分机构示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1和图2，本发明三轴运动平台1包括底座10，X轴运动系统20，Y轴运动系统30和Z轴运动系统40。
底座10概呈长方体，所述Y轴运动系统30分别组装在底座10的两端，所述X轴运动系统20架设于底座10的中部，X轴运动系统20上组装Z轴运动系统40。
X轴运动系统20包括一横梁21、直线电机22和导轨23。所述直线电机22包括定子221和动子222。所述定子221安装于所述横梁21上。定子221内装有磁铁。导轨23分别装在定子221的前后两侧。
Y轴运动系统30包括一直线电机31和导轨32。直线电机31亦包括定子311和动子312。定子311安装于底座10上，定子311的内部组装有磁铁。动子312安装于所述横梁21的侧端面上。导轨32亦安装于所述底座10上，且位于所述定子311的内侧。所述横梁21的底部装有与所述导轨32相匹配的滑块211，在动子312的带动下，通过滑块211在导轨32上的前后滑动，从而实现X轴运动系统20以及组装在X轴运动系统20上的Z轴运动系统40在沿Y轴方向的运动。
请参阅图3，Z轴运动系统40包括固定架41、直线电机42和导轨43。所述直线电机42和导轨43均安装于所述固定架41上。该固定架41包括一水平板411和一竖直板412。所述水平板411垂直于所述竖直板412向后延伸。所述直线电机42同样包括定子421和动子422。所述定子421和动子422安装于所述竖直板412的前端面上。所述定子421的内部装有磁铁。所述导轨43亦安装于竖直板412的前端面上。导轨43上组装有与该导轨43相匹配的滑块431，从而在动子422的带动下在Z轴方向上下运动。水平板411的下端面上固定有X轴运动系统中的直线电机22的动子222。所述水平板411的下端面以及竖直板412的后端面上分别组装有一与所述导轨23相匹配的滑块45，从而在所述动子222的带动下在X轴方向左右运动。竖直板412的上安装有一平衡弹簧46，以防止突然断电时，滑块431由于重力作用下滑而压坏被加工工件。
本发明之三轴运动平台1的X轴运动系统20、Y轴运动系统30和Z轴运动系统40均设置有位置反馈装置50。在本实施例中，所述位置反馈装置50为直线光栅编码器，该直线光栅编码器包括光栅尺和读头。
本发明之三轴运动平台1的所有直线电机的电线均整装于拖链60内，再与外部电源相连接。
综上所述，本发明三轴运动平台1通过在Y轴运动系统中采用两个或多个直线电机作独立或同时控制，大大减小了负载移动或者变化引起的动态误差，X轴、Z轴采用无铁心直线电机，以提高系统运行平稳性和准确性。同时，本发明之三轴运动平台1可以实现负载的高速、准确定位。

Claims (9)

1.一种三轴运动平台，包括底座，组装于所述底座两端的Y轴运动系统，架设于所述底座中部的X轴运动系统，以及固定于X轴运动系统上的Z轴运动系统，其特征在于：所述X轴运动系统、Y轴运动系统以及Z轴运动系统分别包括直线电机及滑动装置，该滑动装置包括导轨和滑块；所述X轴运动系统还包括一横梁，所述用于驱动该X轴运动系统的直线电机和所述导轨固定于该横梁上；所述Z轴运动系统还包括一固定架，所述用于驱动该Z轴运动系统的直线电机和所述导轨安装于所述固定架上。
2.如权利要求1所述的三轴运动平台，其特征在于：所述固定架包括一水平板和一竖直板，所述水平板垂直于所述竖直板向后延伸。
3.如权利要求2所述的三轴运动平台，其特征在于：用于驱动X轴运动系统的直线电子的定子安装于所述横梁上，其动子安装于所述水平板的下端面。
4.如权利要求2所述的三轴运动平台，其特征在于：用于驱动Y轴运动系统的直线电子的定子安装于所述底座上，其动子安装于所述横梁的侧端面。
5.如权利要求2所述的三轴运动平台，其特征在于：用于驱动Z轴运动系统的直线电机的定子和动子安装于所述竖直板的前端面。
6.如权利要求2所述的三轴运动平台，其特征在于：所述X轴运动系统中的滑块分别安装于所述水平板的下端面以及所述竖直板的后端面；所述Y轴运动系统中的导轨安装于所述底座上，其滑块安装于所述横梁的底部；所述Z轴运动系统中的导轨和滑块安装于所述竖直板上。
7.如权利要求2所述的三轴运动平台，其特征在于：所述竖直板上还安装有一平衡弹簧。
8.如权利要求1所述的三轴运动平台，其特征在于：所述X轴运动系统、Y轴运动系统和Z轴运动系统分别包括位置反馈装置。
9.如权利要求8所述的三轴运动平台，其特征在于：所述位置反馈装置为直线光栅编码器，该直线光栅编码器包括光栅尺和读头。
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