CN109968052B - 一种无线缆直线电机进给系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无线缆直线电机进给系统，属于机械设备技术领域。本发明中大理石基座开有主槽和侧槽，侧槽用作气浮导轨支撑负载组件运动，侧槽三个表面均设置有节流孔；水冷板由非导磁材料构成，安装于基座主槽底部，板内设有水路管道；直线电机定子安装于水冷板上表面，直线电机动子安装于负载组件下表面，驱动负载组件往复直线运动；位置信号检测组件由光栅尺和读数头组成，光栅尺安装于负载组件上表面，读数头固定于基座上表面，读数头在负载组件运动过程中读取光栅尺信号，读数头与直线电机定子中绕组均与控制器连接。本发明解决了现有直线电机进给系统定位精度受线缆扰动的问题，实现负载组件无线缆运动，提高了系统运行速度和定位精度。

Description

一种无线缆直线电机进给系统
技术领域
本发明涉及一种无线缆直线电机进给系统，属于机械设备技术领域。
背景技术
随着高速、高精度加工的不断发展，直线电机越来越广泛地应用于各种机床和加工中心。相比于传统的旋转电机加滚珠丝杠系统，采用直线电机的进给系统具有不存在中间机械转换环节、定位精度高、运行速度快和易保养维护等优点。目前应用最广泛的是基于U型直线电机的进给系统，然而，该系统中电机电枢用作动子，系统定位精度仍受到电枢导线、气浮导轨配套气管和水冷却管等线缆的影响，限制了系统运行速度和定位精度的进一度提高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的限制系统运行速度和定位精度的问题，进而提供一种无线缆直线电机进给系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种无线缆直线电机进给系统，包括：大理石基座、负载组件、直线电机动子、直线电机定子、水冷板、位置信号检测组件和控制器；
其中，所述大理石基座开有主槽和侧槽，侧槽用作气浮导轨支撑负载组件运动，侧槽三个表面均设置有节流孔，所述水冷板由非导磁材料构成，安装于大理石基座主槽底部，板内设有水路管道；所述直线电机定子安装于水冷板上表面，直线电机动子安装于负载组件下表面，驱动负载组件往复直线运动；所述位置信号检测组件由光栅尺-和读数头-组成，光栅尺-安装于负载组件上表面，读数头-固定于大理石基座上表面，在负载组件运动过程中读取光栅尺-信号，读数头-与直线电机定子中电枢绕组均与控制器连接。
所述直线电机为永磁直线电机，所述直线电机动子包括动子导磁铁芯-和永磁体-，所述直线电机定子包括电枢绕组-和定子导磁铁芯-，所述定子导磁铁芯-为无槽结构。
所述读数头-安装在大理石基座上表面纵向中间位置，所述光栅尺-的纵向长度和负载组件的纵向长度相同，所述负载组件的运行行程小于光栅尺-的纵向长度。
所述水冷板中设有“S”型或直通式水路管道，可以采用单端进、出水口设计，或采用双端进、出水口设计。
所述大理石基座侧槽两个端部安装有防撞缓冲件。
所述负载组件上表面安装有防护罩。
本发明的有益效果为：
本发明中提供的直线电机进给系统中，电枢导线与直线电机定子相连接，气浮配套导管与大理石基座相连接，水管与水冷却板相连接，位置信号传输线与读数头相连接，使直线电机动子驱动的负载组件实现了无线缆运动，解决了现有直线电机进给系统定位精度受线缆扰动的问题，提高了系统运行速度和定位精度。
本发明在负载组件上表面安装有防护罩，可以防止生产加工产生的废屑进入气浮工作面造成污染；水冷板的材质为铝，安装于大理石基座主槽底部，板内设有S型水路管道，并且采用双端进、出水口设计，从而使两路水路对流，可以实现均匀散热。
附图说明
图1为本发明一种无线缆直线电机进给系统的结构示意俯视图。
图2为本发明一种无线缆直线电机进给系统的结构示意右视图。
图3为本发明中直线电机结构示意图。
图4为本发明中大理石基座侧槽作气浮导轨原理图。
图中的附图标记，1为大理石基座，2为负载组件，3为直线电机动子，3-1为动子导磁铁芯，3-2为永磁体，4为直线电机定子，4-1为电枢绕组，4-2为定子导磁铁芯，5为水冷板，6-1为读数头，6-2为光栅尺。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1至图4所示，本实施例所涉及的一种无线缆直线电机进给系统，包括：大理石基座1、负载组件2、直线电机动子3、直线电机定子4、水冷板5、位置信号检测组件6和控制器；
其中，所述大理石基座1开有主槽和侧槽，侧槽用作气浮导轨支撑负载组件2运动，侧槽三个表面均设置有节流孔，所述水冷板5由非导磁材料构成，安装于大理石基座1主槽底部，板内设有水路管道；所述直线电机定子4安装于水冷板5上表面，直线电机动子3安装于负载组件2下表面，驱动负载组件2往复直线运动；所述位置信号检测组件6由光栅尺6-2和读数头6-1组成，光栅尺6-2安装于负载组件2上表面，读数头6-1固定于大理石基座1上表面，在负载组件2运动过程中读取光栅尺6-2信号，读数头6-1与直线电机定子4中电枢绕组均与控制器连接。
所述直线电机为永磁直线电机，所述直线电机动子3包括动子导磁铁芯3-1和永磁体3-2，所述直线电机定子4包括电枢绕组4-1和定子导磁铁芯4-2，所述定子导磁铁芯4-2为无槽结构。
所述读数头6-1安装在大理石基座1上表面纵向中间位置，所述光栅尺6-2的纵向长度和负载组件2的纵向长度相同，所述负载组件2的运行行程小于光栅尺6-2的纵向长度。
所述水冷板5中设有“S”型或直通式水路管道，可以采用单端进、出水口设计，或采用双端进、出水口设计。
所述大理石基座1侧槽两个端部安装有防撞缓冲件。
所述负载组件2上表面安装有防护罩。
实施例1
如图1所示，无线缆直线电机进给系统包括大理石基座1、负载组件2、直线电机动子3、直线电机定子4、水冷板5、位置信号检测组件6和控制器。
大理石基座1开有主槽和侧槽，侧槽用作气浮导轨支撑负载组件2运动，侧槽三个表面均设置有节流孔，如图4所示。侧槽两个端部安装有防撞缓冲件。负载组件2也为大理石材质，纵向插入大理石基座侧槽中。负载组件2上表面开有6个螺纹孔，用于与负载连接。在负载组件上表面可安装有防护罩，防止生产加工产生的废屑进入气浮工作面。
水冷板5材质为铝，安装于大理石基座1主槽底部，板内设有S型水路管道，采用双端进、出水口设计，两路水路对流，实现均匀散热。
直线电机为动磁式永磁直线同步电机，如图3所示，直线电机定子4包括电枢绕组4-1和无槽结构的导磁铁芯4-2，电枢绕组4-1设置于无槽结构的导磁铁芯4-2的上表面，直线电机定子4安装于水冷板5上表面，定子接出的电枢绕线与控制器相连接，直线电机动子3包括导磁铁芯3-1和永磁体3-2，永磁体3-2表贴于导磁铁芯3-1下表面，相邻永磁体3-2极性相反，直线电机动子3安装于负载组件2下表面，驱动负载组件2往复直线运动。为了便于调节直线电机动子3与直线电机定子4间的气隙宽度，可在直线电机动子3和负载组件2间加装转接板。
如图2所示，位置信号检测组件6由光栅尺6-2和读数头6-1组成，光栅尺6-2安装于负载组件2上表面，读数头6-1固定于大理石基座1上表面，在负载组件2运动过程中读取光栅尺6-2信号。读数头6-1位置信号传输线与控制器连接。读数头6-1安装在大理石基座上表面纵向中间位置，光栅尺6-2的纵向长度和负载组件2的纵向长度相同，负载组件2的运行行程小于光栅尺6-2的纵向长度。
通过以上设计，电枢导线与直线电机定子4相连接，气浮配套导管与大理石基座1相连接，水管与水冷却板5相连接，位置信号传输线与读数头6-1相连接，使负载组件2实现了无线缆运动。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种无线缆直线电机进给系统，其特征在于，包括：大理石基座(1)、负载组件(2)、直线电机动子(3)、直线电机定子(4)、水冷板(5)、位置信号检测组件(6)和控制器；
其中，所述大理石基座(1)开有主槽和侧槽，侧槽用作气浮导轨支撑负载组件(2)运动，侧槽三个表面均设置有节流孔，所述水冷板(5)由非导磁材料构成，安装于大理石基座(1)主槽底部，板内设有水路管道；所述直线电机定子(4)安装于水冷板(5)上表面，直线电机动子(3)安装于负载组件(2)下表面，驱动负载组件(2)往复直线运动；所述位置信号检测组件(6)由光栅尺(6-2)和读数头(6-1)组成，光栅尺(6-2)安装于负载组件(2)上表面，读数头(6-1)固定于大理石基座(1)上表面，在负载组件(2)运动过程中读取光栅尺(6-2)信号，读数头(6-1)与直线电机定子(4)中电枢绕组均与控制器连接；所述读数头(6-1)安装在大理石基座(1)上表面纵向中间位置，所述光栅尺(6-2)的纵向长度和负载组件(2)的纵向长度相同，所述负载组件(2)的运行行程小于光栅尺(6-2)的纵向长度；
所述直线电机为永磁直线电机，所述直线电机动子(3)包括动子导磁铁芯(3-1)和永磁体(3-2)，所述直线电机定子(4)包括电枢绕组(4-1)和定子导磁铁芯(4-2)，所述定子导磁铁芯(4-2)为无槽结构，直线电机动子(3)和负载组件(2)间加装转接板。
2.根据权利要求1所述的一种无线缆直线电机进给系统，其特征在于，所述水冷板(5)中设有“S”型或直通式水路管道，可以采用单端进、出水口设计，或采用双端进、出水口设计。
3.根据权利要求1所述的一种无线缆直线电机进给系统，其特征在于，所述大理石基座(1)侧槽两个端部安装有防撞缓冲件。
4.根据权利要求1所述的一种无线缆直线电机进给系统，其特征在于，所述负载组件(2)上表面安装有防护罩。
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