CN102632491B

CN102632491B - 一种全封闭型三维直驱电机平台装置

Info

Publication number: CN102632491B
Application number: CN201210146795.8A
Authority: CN
Inventors: 姚万军; 廖有用; 王雷; 陈俊峰; 于冬冬; 韩旭奎
Original assignee: QINGDAO TUNGRAG MOTOR TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Zhongguancun Technology Leasing Co ltd
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: CN102632491A

Abstract

本发明公开了一种全封闭型三维直驱电机平台装置，属于电机操作平台技术领域；本发明由X轴直驱电机平台、Y轴直驱电机平台和θ轴直驱电机平台组成，采用X-Y-θ三轴联动直驱电机平台，能够对平台有效行程内任何位置进行捕捉定位，速度快、加速度大、快速响应、定位精度高、无行程限制、效率高、运动噪音低、寿命长、磨损小；平台滑动部分采用行程开关和机械限位双重限位，安全性能高；本发明采用全封闭结构，能够有效保护电机和光栅。

Description

一种全封闭型三维直驱电机平台装置

技术领域：

本发明属于电机操作平台技术领域，涉及一种直驱电机平台装置，主要应用于半导体、激光切割、贴片机等需要多工位、高精度且频率非常高的加工行业，也可用此平台进行演示教学。

背景技术：

随着微电子、数控等制造技术的发展，高速、精确已成为当前制造技术发展的趋势；直驱电机平台技术采用高精度、高速度的直线电机，不仅能够消除中间传动机构的弹性变形、间隙、摩擦等因素对精度的影响，而且具有速度快、加速度大、快速响应、定位精度高、无行程限制、效率高、运动噪音低等优点；现有的直驱电机平台技术中多为X-Y二轴联动，虽然克服了传统丝杠传动平台的诸多缺陷，但是不能够在二维平面内旋转以实现对平台有效行程内的任何位置进行捕捉定位；本发明在X-Y二轴联动直驱电机平台技术基础上进行改进，增加能够在平面内360度旋转的θ轴，形成X-Y-θ三轴联动的三维直驱电机平台，实现对平台有效行程内任何位置的捕捉定位，而且对平台采用全封闭结构，能够有效保护电机及光栅。

发明内容：

本发明目的在于克服现有技术中X-Y二轴联动直驱电机平台不能够在二维平面内旋转以实现对平台有效行程内的任何位置进行捕捉定位的缺陷，提供一种X-Y-θ三轴联动并且能够对平台有效行程内任何位置进行捕捉定位的全封闭型三维直驱电机平台装置。

为了实现上述发明目的，本发明的主体结构包括：X轴底座、X轴光栅尺、X轴读数头、缓冲座、拖链、两条X轴直线导轨、缓冲胶塞、X轴直线电机动子、X轴滑动座、两块X轴防尘板、X轴直线电机定子、两条Y轴直线导轨、Y轴光栅尺、Y轴读数头、两块X轴挡板、两块X轴直线导轨滑块、Y轴直线电机动子、两块Y轴防尘板、θ轴直驱电机、Y轴滑动座、θ轴DDR转接板和两块Y轴直线导轨滑块；X轴光栅尺和X轴读数头固定安装在X轴底座上，两条X轴直线导轨平行固定安装在X轴底座上，沿X轴直线导轨方向的X轴底座的两端分别固定安装两个缓冲座，每个缓冲座上固定安装缓冲胶塞，拖链的一端固定安装在X轴底座上，拖链的另一端固定安装在X轴滑动座上，X轴底座、X轴光栅尺、X轴读数头、缓冲座、拖链、两条X轴直线导轨和缓冲胶塞构成X轴直驱电机平台的主体结构；两块X轴直线导轨滑块、X轴直线电机动子和两块X轴挡板分别固定安装在X轴滑动座的一面，两块X轴挡板相互平行且与X轴滑动座垂直，两块X轴直线导轨滑块与两条X轴直线导轨嵌合，两块X轴直线导轨滑块和X轴直线电机动子夹在两块X轴挡板之间，X轴直线电机定子、Y轴光栅尺、Y轴读数头分别固定安装在X轴滑动座的另一面，沿Y轴直线导轨方向的X轴滑动座的两侧分别固定安装X轴防尘板，X轴防尘板与X轴滑动座垂直，两块X轴防尘板朝向Y轴直线导轨的一侧分别固定安装两个缓冲胶塞，缓冲胶塞、X轴直线电机动子、X轴滑动座、两块X轴防尘板、X轴直线电机定子、两条Y轴直线导轨、Y轴光栅尺、Y轴读数头、两块X轴挡板和两块X轴直线导轨滑块构成Y轴直驱电机平台的主体结构；Y轴直线电机动子、两块Y轴直线导轨滑块和两块Y轴防尘板分别固定安装在Y轴滑动座的一面，两块Y轴防尘板与Y轴滑动座垂直，两块Y轴直线导轨滑块与两条Y 轴直线导轨嵌合，Y轴直线电机动子和两块Y轴直线导轨滑块夹在两块Y轴防尘板之间，θ轴DDR转接板安装在Y轴滑动座的另一面，θ轴直驱电机固定安装在θ轴DDR转接板上，Y轴直线电机动子、两块Y轴防尘板、θ轴直驱电机、Y轴滑动座、θ轴DDR转接板和两块Y轴直线导轨滑块构成θ轴直驱电机平台的主体结构；X轴直驱电机平台上的两条X轴直线导轨与Y轴直驱电机平台上的两块X轴直线导轨滑块嵌合，使X轴直驱电机平台和Y轴直驱电机平台组装在一起，Y轴直驱电机平台上的两条Y轴直线导轨与θ轴直驱电机平台上的两块Y轴直线导轨滑块嵌合，使Y轴直驱电机平台和θ轴直驱电机平台组装在一起；X轴直驱电机平台、Y轴直驱电机平台和θ轴直驱电机平台构成全封闭型三维直驱电机平台装置。

本发明的X轴光栅尺、X轴读数头、Y轴光栅尺和Y轴读数头能够根据不同分辨率需要进行更换，X轴直线电机、Y轴直线电机和θ轴直驱电机能够根据不同负载需要进行更换；本发明的X轴直线电机定子为模块拼装形式，选自TCM-075-164、TCM-075-128和TCM-075-256，可根据不同需要选择；Y轴直线电机定子为模块拼装形式，选自TUM-100-120，TUM-100-180，TUM-100-300可根据不同需要选择；θ轴直驱电机选自TDA-160-110。

本发明与现有技术相比，采用X-Y-θ三轴联动直驱电机平台，能够对平台有效行程内任何位置进行捕捉定位，速度快、加速度大、快速响应、定位精度高、无行程限制、效率高、运动噪音低、寿命长、磨损小；全封闭型三维直驱电机平台的滑动部分采用行程开关和机械限位双重限位，安全性能高；采用全封闭结构，能够有效保护电机和光栅。

附图说明：

图1 为本发明的主体结构原理示意图。

图2 为本发明X轴直驱电机平台的主体结构原理示意图。

图3 为本发明Y轴直驱电机平台的主体结构原理示意图。

图4 为本发明θ轴直驱电机平台的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

本实施例的主体结构包括：X轴底座1、X轴光栅尺2、X轴读数头3、缓冲座4、拖链5、两条X轴直线导轨6、缓冲胶塞7、X轴直线电机动子8、X轴滑动座9、两块X轴防尘板10、X轴直线电机定子11、两条Y轴直线导轨12、Y轴光栅尺13、Y轴读数头14、两块X轴挡板15、两块X轴直线导轨滑块16、Y轴直线电机动子17、两块Y轴防尘板18、θ轴直驱电机19、Y轴滑动座20、θ轴DDR转接板21和两块Y轴直线导轨滑块22；X轴光栅尺2和X轴读数头3固定安装在X轴底座1上，两条X轴直线导轨6平行固定安装在X轴底座1上，沿X轴直线导轨6方向的X轴底座1的两端分别固定安装两个缓冲座4，每个缓冲座4上固定安装缓冲胶塞7，拖链5的一端固定安装在X轴底座1上，拖链5的另一端固定安装在X轴滑动座9上，X轴底座1、X轴光栅尺2、X轴读数头3、缓冲座4、拖链5、两条X轴直线导轨6和缓冲胶塞7构成X轴直驱电机平台23的主体结构；两块X轴直线导轨滑块16、X轴直线电机动子8和两块X轴挡板15分别固定安装在X轴滑动座9的一面，两块X轴挡板15相互平行且与X轴滑动座9垂直，两块X轴直线导轨滑块16与两条X轴直线导轨6嵌合，两块X轴直线导轨滑块16和X轴直线电机动子8夹在两块X轴挡板15之间，X轴直线电机定子11、Y轴光栅尺13、Y轴读数头14分别固定安装在X轴滑动座9的另一面，沿Y轴直线导轨12方向的X轴滑动座9的两侧分别固定安装X轴防尘板10，X轴防尘板10与X轴滑动座9垂直，两块X轴防尘板10朝向Y轴直线导轨12的一侧分别固定安装两个缓冲胶塞7，缓冲胶塞7、X轴直线电机动子8、X轴滑动座9、两块X轴防尘板10、X轴直线电机定子11、两条Y轴直线导轨12、Y轴光栅尺13、Y轴读数头14、两块X轴挡板15和两块X轴直线导轨滑块16构成Y轴直驱电机平台24的主体结构；Y轴直线电机动子17、两块Y轴直线导轨滑块22和两块Y轴防尘板18分别固定安装在Y轴滑动座20的一面，两块Y轴防尘板18与Y轴滑动座20垂直，两块Y轴直线导轨滑块22与两条Y 轴直线导轨嵌合，Y轴直线电机动子17和两块Y轴直线导轨滑块22夹在两块Y轴防尘板18之间，θ轴DDR转接板21安装在Y轴滑动座20的另一面，θ轴直驱电机19固定安装在θ轴DDR转接板21上，Y轴直线电机动子17、两块Y轴防尘板18、θ轴直驱电机19、Y轴滑动座20、θ轴DDR转接板21和两块Y轴直线导轨滑块22构成θ轴直驱电机平台25的主体结构；X轴直驱电机平台23上的两条X轴直线导轨6与Y轴直驱电机平台24上的两块X轴直线导轨滑块16嵌合，使X轴直驱电机平台23和Y轴直驱电机平台24组装在一起，Y轴直驱电机平台24上的两条Y轴直线导轨12与θ轴直驱电机平台25上的两块Y轴直线导轨滑块22嵌合，使Y轴直驱电机平台24和θ轴直驱电机平台25组装在一起；X轴直驱电机平台23、Y轴直驱电机平台24和θ轴直驱电机平台25构成全封闭型三维直驱电机平台装置。

本实施例中X轴光栅尺2和Y轴光栅尺13的固定安装形式为胶粘固定，本实施例涉及的其他固定安装形式为螺钉固定；X轴底座1 和X轴滑动座9为铝材质且结构整体为长方形，表面氧化处理成黑色；X轴防尘板10、X轴挡板15、Y轴防尘板18、Y轴滑动座20和θ轴DDR转接板21为铝材质，表面氧化处理成黑色；X轴直线电机、Y轴直线电机和θ轴直驱电机的驱动器型号分别选自XTL-230-40、BAS-A5/230-4和BAS-A5/230-4；X轴直线电机型号为TCB-075-NC-TE，Y轴直线电机型号为TUB-100-4，θ轴直驱电机型号为TDA-160-110。

Claims

1.一种全封闭型三维直驱电机平台装置，包括X轴底座、X轴光栅尺、X轴读数头、缓冲座、拖链、两条X轴直线导轨、缓冲胶塞、X轴直线电机动子、X轴滑动座、两块X轴防尘板、X轴直线电机定子、两条Y轴直线导轨、Y轴光栅尺、Y轴读数头、两块X轴挡板、两块X轴直线导轨滑块、Y轴直线电机动子、两块Y轴防尘板、θ轴直驱电机、Y轴滑动座、θ轴DDR转接板和两块Y轴直线导轨滑块，其特征在于：X轴光栅尺和X轴读数头固定安装在X轴底座上，两条X轴直线导轨平行固定安装在X轴底座上，沿X轴直线导轨方向的X轴底座的两端分别固定安装两个缓冲座，每个缓冲座上固定安装缓冲胶塞，拖链的一端固定安装在X轴底座上，拖链的另一端固定安装在X轴滑动座上，X轴底座、X轴光栅尺、X轴读数头、缓冲座、拖链、两条X轴直线导轨和缓冲胶塞构成X轴直驱电机平台的主体结构；两块X轴直线导轨滑块、X轴直线电机动子和两块X轴挡板分别固定安装在X轴滑动座的一面，两块X轴挡板相互平行且与X轴滑动座垂直，两块X轴直线导轨滑块与两条X轴直线导轨嵌合，两块X轴直线导轨滑块和X轴直线电机动子夹在两块X轴挡板之间，X轴直线电机定子、Y轴光栅尺、Y轴读数头分别固定安装在X轴滑动座的另一面，沿Y轴直线导轨方向的X轴滑动座的两侧分别固定安装X轴防尘板，X轴防尘板与X轴滑动座垂直，两块X轴防尘板朝向Y轴直线导轨的一侧分别固定安装两个缓冲胶塞，缓冲胶塞、X轴直线电机动子、X轴滑动座、两块X轴防尘板、X轴直线电机定子、两条Y轴直线导轨、Y轴光栅尺、Y轴读数头、两块X轴挡板和两块X轴直线导轨滑块构成Y轴直驱电机平台的主体结构；Y轴直线电机动子、两块Y轴直线导轨滑块和两块Y轴防尘板分别固定安装在Y轴滑动座的一面，两块Y轴防尘板与Y轴滑动座垂直，两块Y轴直线导轨滑块与两条Y 轴直线导轨嵌合，Y轴直线电机动子和两块Y轴直线导轨滑块夹在两块Y轴防尘板之间，θ轴DDR转接板安装在Y轴滑动座的另一面，θ轴直驱电机固定安装在θ轴DDR转接板上，Y轴直线电机动子、两块Y轴防尘板、θ轴直驱电机、Y轴滑动座、θ轴DDR转接板和两块Y轴直线导轨滑块构成θ轴直驱电机平台的主体结构；X轴直驱电机平台上的两条X轴直线导轨与Y轴直驱电机平台上的两块X轴直线导轨滑块嵌合，使X轴直驱电机平台和Y轴直驱电机平台组装在一起，Y轴直驱电机平台上的两条Y轴直线导轨与θ轴直驱电机平台上的两块Y轴直线导轨滑块嵌合，使Y轴直驱电机平台和θ轴直驱电机平台组装在一起；X轴直驱电机平台、Y轴直驱电机平台和θ轴直驱电机平台构成全封闭型三维直驱电机平台装置。

2.根据权利要求1所述的全封闭型三维直驱电机平台装置，其特征在于X轴直线电机定子型号选自TCM-075-164、TCM-075-128和TCM-075-256中的一种，Y轴直线电机定子型号选自TUM-100-120， TUM-100-180，TUM-100-300中的一种，θ轴直驱电机型号选自TDA-160-110。

3.根据权利要求1所述的全封闭型三维直驱电机平台装置，其特征在于X轴光栅尺和Y轴光栅尺的固定安装形式为胶粘固定，其他固定安装形式为螺钉固定。

4.根据权利要求1所述的全封闭型三维直驱电机平台装置，其特征在于X轴底座和X轴滑动座为铝材质且结构整体为长方形，表面氧化处理成黑色；X轴防尘板、X轴挡板、Y轴防尘板、Y轴滑动座和θ轴DDR转接板为铝材质，表面氧化处理成黑色。