CN103753647B - 一种直线电机驱动的水切割系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直线电机驱动的水切割系统，包括水切割装置和用于安装水切割装置的床身，所述床身为U型大理石床身；所述U型大理石床身的U型两内侧面分别设置有Y1驱动轴、Y2驱动轴；所述Y1驱动轴包括Y1直线电机定子、Y1直线电机动子和Y1导轨；所述Y2驱动轴包括Y2直线电机定子、Y2直线电机动子和Y2导轨；并且，所述水切割装置上还设置X驱动轴，所述X驱动轴包括X直线电机定子、X直线电机动子和X导轨；所述U大理石床身的侧面还安装固定一控制台。本发明具有切割运动摩擦少，切割精度高、可以切割各种复杂形状，以及可以实现切割的高加减速度的运动控制。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备，尤其涉及的是一种直线电机驱动的水切割系统。
背景技术
现有技术中，水切割系统一般都采用步进电机或者伺服电机驱动，用螺杆或者同步带传动。螺杆传动加工速度较低，磨损大，寿命短，加工效率低；同步带寿命低精度差。二者仅能用于产量低、使用率不高、加工图形简单的场合。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有运动速度高，摩擦小，切割加工精度高，特别是切割短线段极多的复杂形状，以及可以实现切割的大加减速度的直线电机驱动的纯水切割系统。
本发明的技术方案如下：一种直线电机驱动的水切割系统，包括水切割装置和用于安装水切割装置的床身，所述床身为U型大理石床身；所述U型大理石床身的U型两内侧面分别设置有Y1驱动轴、Y2驱动轴；所述Y1驱动轴包括Y1直线电机定子、Y1直线电机动子和Y1导轨；所述Y2驱动轴包括Y2直线电机定子、Y2直线电机动子和Y2导轨；并且，所述水切割装置上还设置X驱动轴，所述X驱动轴包括X直线电机定子、X直线电机动子和X导轨；所述U大理石床身的侧面还安装固定一控制台。
应用于上述技术方案，所述的水切割系统中，所述Y1直线电机定子、所述Y1导轨、所述Y2直线电机定子和所述Y2导轨分别安装在所述U型大理石床身的U型两内侧面上，所述Y1直线电机动子和所述Y2直线电机动子分别安装在所述水切割装置横梁的两侧。
应用于各个上述技术方案，所述的水切割系统中，所述Y1驱动轴和所述Y2驱动轴采用相向对称方式安装。
应用于各个上述技术方案，所述的水切割系统中，所述Y1驱动轴还设置Y1磁栅尺、及其对应的Y1读数头，所述Y2驱动轴还设置Y2磁栅尺、及其对应的Y2读数头，所述X驱动轴还设置X磁栅尺、及其对应的X读数头。
应用于各个上述技术方案，所述的水切割系统中，所述水切割装置还设置一安装板，所述水切割装置的水切割头、以及所述X直线电机动子设置在所述安装板上。
应用于各个上述技术方案，所述的水切割系统中，还设置一用于缓冲射流冲击、容纳废切割水的双底防涌水箱。
应用于各个上述技术方案，所述的水切割系统中，所述双底防涌水箱设置上底板和下底板，其侧边还设置抽气孔。
应用于各个上述技术方案，所述的水切割系统中，所述双底防涌水箱固定在所述U型大理石床身的U型槽内。
应用于各个上述技术方案，所述的水切割系统中，所述水切割装置上还设置手动调整水切割头上下高度的Z驱动轴，所述Z驱动轴包括Z导轨、螺杆、可拆卸手轮和手轮探测器。
采用上述方案，本发明通过将床身设置为大理石材质的床身，大理石床身可以设置为4吨重，将水切割装置安装在大理石床身上，水切割装置运行稳定，切割精度高；并且，通过设置相互适配的Y1驱动轴和Y2驱动轴实现水切割装置的前后运动，以及通过设置X驱动轴现切割头的左右运动，切割精确度高，可以切割各种形状复杂的软材质，并且，由于直线电机驱动，不存在螺杆和同步带，切割运动摩擦小，并且，还可以通过轴向对称设置Y1驱动轴和Y2驱动轴使各直线电机对床身的吸力变成X轴结构内力相互抵消，产品使用精度保持性好，寿命长。
附图说明
图1为发明的结构示意图。
图2为本发明中大理石床身的安装结构示意图。
图3为本发明中水切割装置的安装结构示意图一。
图4为本发明中水切割装置的安装结构示意图二。
图5为本发明中水切割装置的安装结构放大示意图。
图6为本发明中双底防涌水箱的示意图。
图7为本发明中双底防涌水箱的结构示意图。
图8为本发明中Z驱动轴的结构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
本实施例提供了一种直线电机驱动的水切割系统，所述水切割系统通过直线电机来驱动，具有切割运动摩擦小，切割精度高和可以实现切割的大加减速度的快速变化。
如图1所示，水切割系统包括水切割头105和用于安装水切割装置的床身106，床身106为U型大理石床身，通过将床身设置为大理石材质的床身，大理石床身可以设置为4吨重，如此，将水切割装置安装在大理石床身上，水切割装置运行稳定，切割精度高。
如图1、图2、图3、图4所示，U型大理石床身106的U型内侧面101设置有Y1驱动轴，Y1驱动轴包括Y1直线电机定子301、Y1直线电机动子302、Y1导轨303、Y1磁栅尺304和与Y1磁栅尺304对应的Y1读数头；Y1直线电机定子301、Y1导轨303和Y1磁栅尺304安装在U型内侧面101上，Y1直线电机动子302和Y1读数头安装在水切割装置横梁201一端部上。
并且，U型大理石床身106的U型内侧面103上设置有Y2驱动轴，Y2驱动轴包括Y2直线电机定子402、Y2直线电机动子401、Y2导轨403、Y2磁栅尺404和与Y2磁栅尺404对应的Y2读数头。Y2直线电机定子402、Y2导轨403和Y2磁栅尺404安装在U型内侧面103上，Y2直线电机动子401和Y2读数头安装在横梁201的另一端部上。
如此，在使用时，Y1驱动轴的Y1直线电机动子302沿着Y1直线电机定子301轴向驱动，Y2驱动轴的Y2直线电机动子401沿着Y2直线电机定子402轴向驱动，从而使横梁201同时沿着Y1导轨303和Y2导轨403运动，从而实现水切割头105的前后运动。
并且，在水切割头105前后运动的过程中，Y1读数头读取Y1磁栅尺304的数据，Y2读数头读取Y2磁栅尺404的数据，并且，将有关数据传送至外部的控制装置中，从而可以通过外部的控制装置来分别调整Y1驱动轴、以及Y2驱动轴的速度，从而使Y1驱动轴、以及Y2驱动轴的速度保持一致，水切割效果好，并且，还可以通过调整Y1驱动轴、以及Y2驱动轴的速度，实现水切割装置前后运动的加速和减速。
并且，如图1~3所示，水切割装置102还设置X驱动轴，X驱动轴包括X导轨306、X直线电机定子307、X直线电机动子308、X磁栅尺305和与X磁栅尺305对应的X读数头。其中，水切割装置的水切割头105安装在安装板108上，X直线电机动子308和X读数头同样安装在水切割头的安装板108上，X直线电机定子307、X磁栅尺305安装在水切割装置的机身上，在切割时，X直线电机动子308沿着X直线电机定子307实现X轴向驱动，从而带动安装板108沿着X导轨306左右运动，从而实现水切割头105的左右运动。
并且，在水切割头左右运动的同时，X读数头读取X磁栅尺305的数据，并且，将有关数据传送至外部的控制装置中，从而可以通过外部的控制装置来分别调整X驱动轴的速度，如此，可以通过调整X驱动轴的速度，实现水切割头左右运动的加速和减速。
如此，在进行水切割时，水切割装置沿着两侧的Y1驱动轴、Y2驱动轴前后运动，从而带动水切割头105前后运动，使其完成前后切割的动作，并且，安装板108沿着X导轨左右运动，从而带动水切割头105左右运动，使其完成左右切割的动作，从而在水平面上进行任意轨迹的运动，可以切割各种复杂形状的软材质，例如海绵、橡皮等等材质的物品。由于驱动电机与运动部件机之间不存在螺杆和同步带，机械传动摩擦少，寿命长；并且，通过磁栅尺测量和反馈水切割头的位置，实现很高的切割精度。
并且，如图1所示，U大理石床身106的侧面还安装固定一控制台104；并且，如图2所示，U型大理石床身的侧面还设置用于放置控制设备的放置槽109，控制设备分别与水切割装置和控制台连接，并且，控制设备还与各直线电机动子连接，控制台104设置有与控制设备连接的显示器、键盘和鼠标，如此，通过操作控制台，可以来控制水切割装置和各驱动电机的工作；控制台固定在床身的侧边，连接简单，使用方便。
或者，Y1驱动轴和Y2驱动轴相对横梁201轴向对称安装，即Y1驱动轴和Y2驱动轴与横梁201在同一水平上安装，并且，Y1驱动轴和Y2驱动轴相互对称，横梁为X轴方向的水平面轴，其与X驱动轴平行，Y1驱动轴和Y2驱动轴的直线电机动子和直线电机定子均为相同型号和参数的电机，Y1直线电机动子302与Y1直线电机定子301之间有极大水平吸力，Y2直线电机动子401与Y2直线电机定子402之间有极大水平吸力，两个水平吸力在水平面内，沿着X方向通过横梁内部，成为横梁的内力，而不对横梁产生弯曲变形外力，两内力相互抵消，横梁横向不变形，对各导轨负载小，摩擦少，导向和定位精度保持性好，设备使用寿命长。
或者，如图6所示，水切割装置还设置一用于缓冲射流冲击、容纳废切割水的双底防涌水箱601，如图7所示，双底防涌水箱包括托板701、导向槽702、上底板704和下底板703，其中，双底防涌水箱可以固定在所述U型大理石床身的U型槽内，托板701可以使其始终与大理石床身连接固定，导向槽702用于安装防护罩。并且，双底防涌水箱的侧边还设置抽气孔705，例如，可以设置多个抽气孔，通过抽气孔抽走双底防涌水箱上部的水汽，防止水汽进入水切割装置和导轨，影响导轨使用；并且，通过设置上底板704和下底板703，水切割装置完成切割后排出的水，通过下底板703下的排水管排出。
如图8所示，所述水切割装置上还设置手动调整水切割头上下高度的Z驱动轴，Z驱动轴安装固定在安装板108上，Z驱动轴包括Z导轨、螺杆803、可拆卸手轮801和手轮探测器802，其中，水切割头105通过固定装置804固定，使用时，通过可拆卸手轮108带动螺杆803沿着Z导轨来使水切割头105上下运动，从而调整水切割头105的上下高度，手轮探测器802用于确认可拆卸手轮801是否准确安装到位。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种直线电机驱动的水切割系统，包括水切割装置和用于安装水切割装置的床身，其特征在于：
所述床身为U型大理石床身，U型大理石床身设置为4吨重；所述U型大理石床身的U型两内侧面分别设置有Y1驱动轴、Y2驱动轴；
所述Y1驱动轴包括Y1直线电机定子、Y1直线电机动子和Y1导轨；
所述Y2驱动轴包括Y2直线电机定子、Y2直线电机动子和Y2导轨；
并且，所述水切割装置上还设置X驱动轴，所述X驱动轴包括X直线电机定子、X直线电机动子和X导轨；
所述U型大理石床身的侧面还安装固定一控制台；
所述Y1直线电机定子、所述Y1导轨、所述Y2直线电机定子和所述Y2导轨分别安装在所述U型大理石床身的U型两内侧面上，所述Y1直线电机动子和所述Y2直线电机动子分别安装在所述水切割装置横梁的两侧；
所述Y1驱动轴和所述Y2驱动轴采用相向对称方式安装；Y1驱动轴和Y2驱动轴相对横梁201轴向对称安装，其中，Y1驱动轴和Y2驱动轴与横梁在同一水平上安装，并且，Y1驱动轴和Y2驱动轴相互对称，横梁为X轴方向的水平面轴，其与X驱动轴平行；
并且，Y1驱动轴和Y2驱动轴的直线电机动子和直线电机定子均为相同型号和参数的电机；
所述水切割装置还设置一用于缓冲射流冲击、容纳废切割水的双底防涌水箱，双底防涌水箱包括托板、导向槽、上底板和下底，其中，双底防涌水箱固定在所述U型大理石床身的U型槽内，托板始终与大理石床身连接固定，导向槽用于安装防护罩；并且，双底防涌水箱的侧边还设置抽气孔。
2.根据权利要求1所述的水切割系统，其特征在于，所述Y1驱动轴还设置Y1磁栅尺、及其对应的Y1读数头，所述Y2驱动轴还设置Y2磁栅尺、及其对应的Y2读数头，所述X驱动轴还设置X磁栅尺、及其对应的X读数头。
3.根据权利要求1所述的水切割系统，其特征在于，所述水切割装置还设置一安装板，所述水切割装置的水切割头、以及所述X直线电机动子设置在所述安装板上。
4.根据权利要求1-3任一所述的水切割系统，其特征在于，所述水切割装置上还设置手动调整水切割头上下高度的Z驱动轴，所述Z驱动轴包括Z导轨、螺杆、可拆卸手轮和手轮探测器。
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