CN111085971A - 基于直线电机控制龙门双驱检测设备 - Google Patents

基于直线电机控制龙门双驱检测设备 Download PDF

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江秦波
沈正骏
唐凯
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Abstract

基于直线电机控制龙门双驱检测设备,包括主框架、Y轴大理石基底、Y轴运动机构、X轴大理石承载台、X轴运动机构、Z轴大理石承载台、Z轴运动机构;Y轴运动机构包括Y轴导轨、Y轴滑块、Y轴主动轴直线电机定子、Y轴主动轴直线电机动子、Y轴从动轴直线电机定子、Y轴从动轴直线电机动子、Y轴光栅尺、Y轴光栅尺读数头;X轴运动机构包括X轴导轨、X轴滑块、X轴直线电机定子、X轴直线电机动子、X轴光栅尺、X轴光栅尺读数头。采用直线电机驱动龙门取代传统的旋转电机驱动丝杆,提高了设备的运行速度和运行效率;采用光栅尺检测位移,提高了设备整体的重复定位精度;优化了Y轴控制方式,提高了设备运行稳定性及报警的响应性。

Description

基于直线电机控制龙门双驱检测设备
技术领域
本发明属于龙门双驱设备技术领域,尤其涉及一种基于直线电机控制龙门双驱检测设备。
背景技术
目前的龙门双驱的设备结构大多采用滚珠丝杆结构。受结构影响,其运行速度低,按现有技术能力运行能力不会超过500mm/s。电气控制方式大多采用主从模式,主轴走位置,从轴走位置跟随,或者两个轴同时走位置模式,会因信号不同步产生两个驱动轴定位不准,相互扯拽等不同步现象,同步性差。丝杆结构定位精度低,通常重复定位精度在0.01~0.05mm。
发明内容
本发明针对上述问题,提供一种基于直线电机控制龙门双驱检测设备。
本发明的目的可以通过下述技术方案来实现:基于直线电机控制龙门双驱检测设备,包括主框架、Y轴大理石基底、Y轴运动机构、X轴大理石承载台、X轴运动机构、Z轴大理石承载台、Z轴运动机构,所述Y轴大理石基底安装于主框架上,所述Y轴运动机构安装于Y轴大理石基底上,所述X轴大理石承载台安装于Y轴运动机构上,所述X轴运动机构安装于X轴大理石承载台上,所述Z轴大理石承载台安装于X轴运动机构上,所述Z轴运动机构安装于Z轴大理石承载台上;所述Y轴运动机构包括Y轴导轨、Y轴滑块、Y轴主动轴直线电机定子、Y轴主动轴直线电机动子、Y轴从动轴直线电机定子、Y轴从动轴直线电机动子、Y轴光栅尺、Y轴光栅尺读数头;2根以上的Y轴导轨、Y轴主动轴直线电机定子、Y轴从动轴直线电机定子、Y轴光栅尺均固定于Y轴大理石基底上,每根Y轴导轨上安装有2个以上的Y轴滑块,Y轴滑块、Y轴主动轴直线电机动子、Y轴从动轴直线电机动子均与X轴大理石承载台的底面固定连接,Y轴主动轴直线电机定子和Y轴从动轴直线电机定子通讯连接,Y轴光栅尺读数头与一Y轴导轨上的一Y轴滑块固定连接;所述X轴运动机构包括X轴导轨、X轴滑块、X轴直线电机定子、X轴直线电机动子、X轴光栅尺、X轴光栅尺读数头;2根以上的X轴导轨、X轴直线电机定子、X轴光栅尺均固定于X轴大理石承载台上,每根X轴导轨上安装有2个以上的X轴滑块,X轴滑块、X轴直线电机动子均与Z轴大理石承载台的底面固定连接,X轴光栅尺读数头与一X轴导轨上的一X轴滑块固定连接。
进一步地,所述主框架包括框架主体、减震器、可调节脚撑、滑轮;框架主体的顶面均布有多个减震器,框架主体的底面均布有多个可调节脚撑和多个滑轮;所述Y轴大理石基底安装于多个减震器上。
进一步地,所述Y轴运动机构的Y轴滑块具有保持架,Y轴滑块预压安装于Y轴导轨上,Y轴导轨的精度等级为P级。
进一步地,所述X轴运动机构的X轴滑块具有保持架,X轴滑块预压安装于X轴导轨上,X轴导轨的精度等级为P级。
进一步地,所述Z轴运动机构包括电动升降台、水平调整平台、治具;电动升降台固定于Z轴大理石承载台上,水平调整平台固定于电动升降台上,治具固定于水平调整平台上。更进一步地,所述Z轴运动机构的电动升降台上设有罩壳。
进一步地,所述Y轴运动机构还包括Y轴硬限位安装架、Y轴电气限位开关,2个以上的Y轴硬限位安装架、2个以上的Y轴电气限位开关均固定于Y轴大理石基底上,2个以上的Y轴硬限位安装架分别设置于Y轴导轨的两端处,2个以上的Y轴电气限位开关沿Y轴间隔设置,Y轴硬限位安装架、Y轴电气限位开关均限制X轴大理石承载台在Y轴移动的位置。
进一步地,所述X轴运动机构还包括X轴硬限位安装架,2个以上的X轴硬限位安装架固定于X轴大理石承载台上,并分别设置于X轴导轨的两端处,X轴硬限位安装架限制Z轴大理石承载台在X轴移动的位置
与现有技术相比,本发明的有益效果:采用直线电机驱动龙门取代传统的旋转电机驱动丝杆,提高了设备的运行速度;直线电机较传统丝杆结构降低了因温度造成的精度误差,节省了热机时间,提高了运行效率;采用光栅尺检测位移,提高了设备整体的重复定位精度;优化了Y轴控制方式,采用主动轴位置控制,从动轴做扭矩跟随模式实现同步,使得两轴运行扭矩自动均等,避免因不同步造成扭矩报警,提高了设备运行稳定性及报警的响应性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中的主框架的结构示意图。
图3为本发明中的Y轴大理石基底和Y轴运动机构的结构示意图。
图4为本发明中的X轴大理石承载台和X轴运动机构的结构示意图。
图5为本发明中的Z轴大理石承载台和Z轴运动机构的结构示意图。
图中部件标注如下:
1框架主体
2减震器
3可调节脚撑
4滑轮
5 Y轴大理石基底
6 X轴大理石承载台
7 Z轴大理石承载台
8 Y轴导轨
9 Y轴滑块
10 Y轴主动轴直线电机定子
11 Y轴主动轴直线电机动子
12 Y轴从动轴直线电机定子
13 Y轴从动轴直线电机动子
14 Y轴硬限位安装架
15 Y轴电气限位开关
16 Y轴光栅尺
17 Y轴光栅尺读数头
18 X轴导轨
19 X轴滑块
20 X轴直线电机定子
21 X轴直线电机动子
22 X轴硬限位安装架
23 X轴光栅尺
24 X轴光栅尺读数头
25电动升降台
26罩壳
27水平调整平台
28治具。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式,使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明,但这些实施方案只是阐述,而不是限制本发明的范围。
参见图1,基于直线电机控制龙门双驱检测设备,包括主框架、Y轴大理石基底5、Y轴运动机构、X轴大理石承载台6、X轴运动机构、Z轴大理石承载台7、Z轴运动机构。
参见图2,所述主框架包括框架主体1、4个减震器2、4个可调节脚撑3、4个滑轮4。所述框架主体1呈长方体状,本实施例中,框架主体1为钢制框架主体1,框架主体1的顶面四角均设有一减震器2,减震器2带有水平调整功能,框架主体1的底面四角均设有可调节脚撑3,框架主体1的底面四角处均设有滑轮4。
参见图1,所述Y轴大理石基底5安装于主框架的四个减震器2上,所述Y轴运动机构安装于Y轴大理石基底5上,所述X轴大理石承载台6安装于Y轴运动机构上,所述X轴运动机构安装于X轴大理石承载台6上,所述Z轴大理石承载台7安装于X轴运动机构上,所述Z轴运动机构安装于Z轴大理石承载台7上。
参见图3,所述Y轴运动机构包括3根Y轴导轨8、6个Y轴滑块9、Y轴主动轴直线电机定子10、Y轴主动轴直线电机动子11、Y轴从动轴直线电机定子12、Y轴从动轴直线电机动子13、4个Y轴硬限位安装架14、2个Y轴电气限位开关15、Y轴光栅尺16、Y轴光栅尺读数头17。
3根Y轴导轨8相间隔地固定于Y轴大理石基底5上,每根Y轴导轨8上轻预压安装有2个的Y轴滑块9,6个Y轴滑块9与X轴大理石承载台6的底面固定连接,每个Y轴滑块9具有保持架。Y轴主动轴直线电机定子10和Y轴从动轴直线电机定子12固定于Y轴大理石基底5上且分别设置于两侧的2根Y轴导轨8的相向侧,Y轴主动轴直线电机定子10和Y轴从动轴直线电机定子12通讯连接,Y轴主动轴直线电机动子11和Y轴从动轴直线电机动子13与X轴大理石承载台6的底面固定连接。4个Y轴硬限位安装架14固定于Y轴大理石基底5上且分别设置于两侧的2根Y轴导轨8的两端处,4个Y轴硬限位安装架14对X轴大理石承载台6在Y轴移动机械限位。2个Y轴电气限位开关15固定于Y轴大理石基底5上且设置于中间的Y轴导轨8的旁侧,2个Y轴电气限位开关15沿Y轴间隔设置,2个Y轴电气限位开关15限制X轴大理石承载台6在Y轴移动的位置。Y轴光栅尺16固定于Y轴大理石基底5上且设置于中间的Y轴导轨8的旁侧,Y轴光栅尺读数头17与中间的Y轴导轨8上的一Y轴滑块9固定连接。
参见图4,所述X轴运动机构包括2根X轴导轨18、4个X轴滑块19、X轴直线电机定子20、X轴直线电机动子21、4个X轴硬限位安装架22、X轴光栅尺23、X轴光栅尺读数头24。
2根X轴导轨18固定于X轴大理石承载台6上,每根X轴导轨18上轻预压安装有2个的X轴滑块19,4个X轴滑块19与Z轴大理石承载台7的底面固定连接,每个X轴滑块19具有保持架。X轴直线电机定子20固定于X轴大理石承载台6上且设置于一X轴导轨18的外侧,X轴直线电机动子21与Z轴大理石承载台7的底面固定连接。4个X轴硬限位安装架22固定于X轴大理石承载台6上且分别设置于2根X轴导轨18的两端处,4个X轴硬限位安装架22对Z轴大理石承载台7在X轴移动机械限位。X轴光栅尺23固定于X轴大理石承载台6上且设置于一X轴导轨18的旁侧,X轴光栅尺读数头24与X轴导轨18上的一X轴滑块19固定连接。
参见图5,所述Z轴运动机构包括电动升降台25、水平调整平台27、治具28。电动升降台25固定于Z轴大理石承载台7上,电动升降台25上设有罩壳26。水平调整平台27固定于电动升降台25上,治具28固定于水平调整平台27上。水平调整平台27用于调整治具28的水平度,治具28用于装夹产品。
装配时,Y轴大理石基底5须调节水平,每100mm*100mm面积的平面度公差在0.001mm以内,X轴大理石承载台6和Z轴大理石承载台7也可参照此标准调节。Y轴导轨8和X轴导轨18的精度等级均为P级,表面发黑处理,平行度要求≤0.005mm。Y轴主动轴直线电机定子10与Y轴主动轴直线电机动子11、Y轴从动轴直线电机定子12与Y轴从动轴直线电机动子13、以及X轴直线电机定子20与X轴直线电机动子21之间的间距均保持在0.5~1mm之间。Y轴光栅尺16与Y轴光栅尺读数头17、X轴光栅尺23与X轴光栅尺读数头24之间的间距均保持在0.8±0.1mm。
采用直线电机驱动龙门取代传统的旋转电机驱动丝杆,提高了设备的运行速度,由原来的Vmax:500mm/s提升到1500mm/s;直线电机较传统丝杆结构降低了因温度造成的精度误差,节省了热机时间,提高了运行效率;采用光栅尺检测位移,使得设备整体的重复定位精度由原来的0.01mm提高到0.001mm;Y轴主动轴直线电机定子和Y轴从动轴直线电机定子通讯连接,并优化了Y轴控制方式,采用主动轴位置控制,从动轴做扭矩跟随模式实现同步,使得两轴运行扭矩自动均等,避免因不同步造成扭矩报警,提高了设备运行稳定性及报警的响应性。
应当指出,对于经充分说明的本发明来说,还可具有多种变换及改型的实施方案,并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明,而不是对本发明的限制。总之,本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型,且以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.基于直线电机控制龙门双驱检测设备,包括主框架、Y轴大理石基底、Y轴运动机构、X轴大理石承载台、X轴运动机构、Z轴大理石承载台、Z轴运动机构,所述Y轴大理石基底安装于主框架上,所述Y轴运动机构安装于Y轴大理石基底上,所述X轴大理石承载台安装于Y轴运动机构上,所述X轴运动机构安装于X轴大理石承载台上,所述Z轴大理石承载台安装于X轴运动机构上,所述Z轴运动机构安装于Z轴大理石承载台上;其特征在于,
所述Y轴运动机构包括Y轴导轨、Y轴滑块、Y轴主动轴直线电机定子、Y轴主动轴直线电机动子、Y轴从动轴直线电机定子、Y轴从动轴直线电机动子、Y轴光栅尺、Y轴光栅尺读数头;2根以上的Y轴导轨、Y轴主动轴直线电机定子、Y轴从动轴直线电机定子、Y轴光栅尺均固定于Y轴大理石基底上,每根Y轴导轨上安装有2个以上的Y轴滑块,Y轴滑块、Y轴主动轴直线电机动子、Y轴从动轴直线电机动子均与X轴大理石承载台的底面固定连接,Y轴主动轴直线电机定子和Y轴从动轴直线电机定子通讯连接,Y轴光栅尺读数头与一Y轴导轨上的一Y轴滑块固定连接;
所述X轴运动机构包括X轴导轨、X轴滑块、X轴直线电机定子、X轴直线电机动子、X轴光栅尺、X轴光栅尺读数头;2根以上的X轴导轨、X轴直线电机定子、X轴光栅尺均固定于X轴大理石承载台上,每根X轴导轨上安装有2个以上的X轴滑块,X轴滑块、X轴直线电机动子均与Z轴大理石承载台的底面固定连接,X轴光栅尺读数头与一X轴导轨上的一X轴滑块固定连接。
2.根据权利要求1所述的基于直线电机控制龙门双驱检测设备,其特征在于,所述主框架包括框架主体、减震器、可调节脚撑、滑轮;框架主体的顶面均布有多个减震器,框架主体的底面均布有多个可调节脚撑和多个滑轮;所述Y轴大理石基底安装于多个减震器上。
3.根据权利要求1所述的基于直线电机控制龙门双驱检测设备,其特征在于,所述Y轴运动机构的Y轴滑块具有保持架,Y轴滑块预压安装于Y轴导轨上,Y轴导轨的精度等级为P级。
4.根据权利要求1所述的基于直线电机控制龙门双驱检测设备,其特征在于,所述X轴运动机构的X轴滑块具有保持架,X轴滑块预压安装于X轴导轨上,X轴导轨的精度等级为P级。
5.根据权利要求1所述的基于直线电机控制龙门双驱检测设备,其特征在于,所述Z轴运动机构包括电动升降台、水平调整平台、治具;电动升降台固定于Z轴大理石承载台上,水平调整平台固定于电动升降台上,治具固定于水平调整平台上。
6.根据权利要求5所述的基于直线电机控制龙门双驱检测设备,其特征在于,所述Z轴运动机构的电动升降台上设有罩壳。
7.根据权利要求1~6任一项所述的基于直线电机控制龙门双驱检测设备,其特征在于,所述Y轴运动机构还包括Y轴硬限位安装架、Y轴电气限位开关,2个以上的Y轴硬限位安装架、2个以上的Y轴电气限位开关均固定于Y轴大理石基底上,2个以上的Y轴硬限位安装架分别设置于Y轴导轨的两端处,2个以上的Y轴电气限位开关沿Y轴间隔设置,Y轴硬限位安装架、Y轴电气限位开关均限制X轴大理石承载台在Y轴移动的位置。
8.根据权利要求7所述的基于直线电机控制龙门双驱检测设备,其特征在于,所述X轴运动机构还包括X轴硬限位安装架,2个以上的X轴硬限位安装架固定于X轴大理石承载台上,并分别设置于X轴导轨的两端处,X轴硬限位安装架限制Z轴大理石承载台在X轴移动的位置。
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