CN112615513A - 一种xyz三轴直线电机结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种XYZ三轴直线电机结构，包括固定基座、X向直线电机、Y向直线电机、Z向直线电机、X向滑座、Y向滑座和Z向滑座。X向直线电机包括X向电机定子和X向电机动子，Y向直线电机包括Y向电机定子和Y向电机动子，Z向直线电机包括Z向电机定子和Z向电机动子。X向电机定子、Y向电机定子和Z向电机定子均固定于固定基座1上。X向滑座沿X方向滑动设置于固定基座上，Y向滑座沿Y方向滑动设置于X向滑座上，Z向滑座沿Z方向滑动设置于Y向滑座上。相比于现有技术，本发明的XYZ三轴直线电机结构有效的利用了直线电机磁铁间的间隙，使直线电机的动子，在直线电机的定子内非驱动方向上进行移动。

Description

一种XYZ三轴直线电机结构
技术领域
本发明涉及直线电机技术领域，特别是涉及一种XYZ三轴直线电机结构。
背景技术
通常涉及到XYZ三轴协同工作的结构，会采用以下两种方式：一种是将两个轴安装在一起，另一个轴独立出来。X轴承载着Y轴，Z轴独立安装在X轴、Y轴上方。另一种是将三个轴安装在一起。Y轴承载着X轴与Z轴，X轴承载着Z轴。
以上两种三轴结构要么某个轴承载一个轴的质量，另外一个轴独立出来。要么一个轴承载另外两个轴的全部质量运动。这样的结构只能做到一个轴或两个轴的高速高精运动，总有一个轴由于负载质量过大很难做到高速运动。另外，若某个被承载轴电机能力不足需要增加电机推力时，电机加大后，承载轴的负载就会同时增加，同时电机惯量增大，运动时冲击振动也随之增加，其结果就很难满足实际使用运动控制的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种XYZ三轴直线电机结构，用于解决上述现有技术存在的技术问题，将三个轴设计在同一结构上，同时各轴的负载都很轻，可以三轴协同工作，三个轴都实现高加速高精度运动。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种XYZ三轴直线电机结构，包括：
固定基座；
X向直线电机，所述X向直线电机包括X向电机定子和X向电机动子，所述X向电机定子固定于所述固定基座上；
Y向直线电机，所述Y向直线电机包括Y向电机定子和Y向电机动子，所述Y向电机定子固定于所述固定基座上，所述Y向电机动子能够在所述Y向电机定子内沿X方向运动；
Z向直线电机，所述Z向直线电机包括Z向电机定子和Z向电机动子，所述Z向电机定子固定于所述固定基座上，所述Z向电机动子能够在所述Z向电机定子内沿X方向和Y方向运动；
X向滑座，所述X向滑座沿X方向滑动设置于所述固定基座上，所述X向电机动子与所述X向滑座固定连接；
Y向滑座，所述Y向滑座沿Y方向滑动设置于所述X向滑座上，所述Y向电机动子与所述Y向滑座固定连接；
Z向滑座，所述Z向滑座沿Z方向滑动设置于所述Y向滑座上，所述Z向电机动子与所述Z向滑座固定连接。
优选地，所述固定基座包括一个顶板和两个侧板，两个所述侧板分别固定于所述顶板的两端且位置正对，所述X向电机定子位于两个所述侧板之间，所述X向滑座位于所述固定基座下方，所述侧板的下表面固定有X向导轨，所述X向导轨与所述侧板平行，所述X向滑座与所述侧板通过所述X向导轨相连。
优选地，所述X向滑座为“￢”形，包括垂直固定相连的水平板和竖直板，所述竖直板的远离所述X向电机定子的一侧固定有Y向导轨，所述Y向滑座与所述竖直板通过所述Y向导轨相连。
优选地，所述Y向滑座的远离所述X向电机定子的一侧固定有Z向导轨，所述Z向滑座与所述Y向滑座通过所述Z向导轨相连。
优选地，所述Y向滑座和所述Z向滑座均为竖向板。
优选地，所述X向直线电机为音圈直线电机。
优选地，所述Z向直线电机为音圈直线电机。
优选地，用于安装在贴片机的机械手设备上。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明通过将X向电机定子、Y向电机定子和Z向电机定子均固定于固定基座上，通过固定基座承载X向电机定子、Y向电机定子和Z向电机定子的质量，从而减小电机的负载；本发明有效的利用了直线电机磁铁间的间隙，使直线电机的动子，在直线电机的定子内非驱动方向上进行移动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例XYZ三轴直线电机结构一个视角的轴测图；
图2为本实施例XYZ三轴直线电机结构另一个视角的轴测图；
图3为本实施例XYZ三轴直线电机结构的正视图；
图4为本实施例XYZ三轴直线电机结构的侧视图；
附图标记说明：1-固定基座；2-Z向电机定子；3-X向电机定子；4-Y向电机定子；5-Z向电机动子；6-X向电机动子；7-Y向电机动子；8-Z向导轨；9-X向导轨；10-Y向导轨；11-X向滑座；12-Y向滑座；13-Z向滑座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种XYZ三轴直线电机结构，用于解决上述现有技术存在的技术问题，将三个轴设计在同一结构上，同时各轴的负载都很轻，可以三轴协同工作，三个轴都实现高加速高精度运动。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-4所示，本实施例提供一种XYZ三轴直线电机结构，包括固定基座1、X向直线电机、Y向直线电机、Z向直线电机、X向滑座11、Y向滑座12和Z向滑座13。
其中，X向直线电机包括X向电机定子3和X向电机动子6，Y向直线电机包括Y向电机定子4和Y向电机动子7，Z向直线电机包括Z向电机定子2和Z向电机动子5。X向电机定子3、Y向电机定子4和Z向电机定子2均固定于固定基座1上，通过固定基座1承载X向电机定子3、Y向电机定子4和Z向电机定子2的质量，从而减小电机的负载。
Y向电机动子7能够在Y向电机定子4内沿X方向运动，即Y向电机定子4的内壁与Y向电机动子7在X方向存在间距，使得Y向电机动子7除了能沿Y方向运动外，还能沿X方向运动。Z向电机动子5能够在Y向电机定子4内沿X方向和Y方向运动，即Z向电机定子2的内壁与Z向电机动子5在X方向及Y方向均存在间距，使得Z向电机动子5除了能沿Z方向运动外，还能沿X、Y方向运动。
X向滑座11沿X方向滑动设置于固定基座1上，X向电机动子6与X向滑座11固定连接，由X向电机动子6控制X向滑座11在X方向的位置。Y向滑座12沿Y方向滑动设置于X向滑座11上，Y向电机动子7与Y向滑座12固定连接，由Y向电机动子7控制Y向滑座12沿Y方向的位置，由X向电机动子6控制Y向滑座12沿X方向的位置。Z向滑座13沿Z方向滑动设置于Y向滑座12上，Z向电机动子5与Z向滑座13固定连接，由Z向电机动子5控制Z向滑座13沿Z方向的位置，由X向电机动子6和Y向电机动子7分别控制Z向滑座13沿X、Y方向的位置。
本实施例的XYZ三轴直线电机结构在使用时，将被驱动部件安装于Z向滑座13上，即可分别通过X向直线电机、Y向直线电机、Z向直线电机分别控制被驱动部件沿X、Y、Z方向的位置。本实施例中，该XYZ三轴直线电机结构优选为安装在贴片机的机械手设备上。
相比于现有的三轴驱动结构，本实施例的XYZ三轴直线电机结构有效的利用了直线电机磁铁间的间隙，使直线电机的动子，在直线电机的定子内非驱动方向上进行移动。
固定基座1的形式有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。本实施例中，固定基座1包括一个顶板和两个侧板，两个侧板分别固定于顶板的两端且位置正对。顶板的短边方向为X方向，顶板的长边方向为Y方向，垂直于顶板的方向为Z方向。X向电机定子3位于两个侧板之间，X向滑座11位于固定基座1下方。侧板的下表面固定有X向导轨9，X向导轨9与侧板平行，X向滑座11与侧板通过X向导轨9相连。
为了便于安装Y向滑座12，本实施例的X向滑座11为“￢”形，包括垂直固定相连的水平板和竖直板，竖直板的远离X向电机定子3的一侧固定有Y向导轨10，Y向滑座12与竖直板通过Y向导轨10相连。
进一步的，本实施例中，Y向滑座12的远离X向电机定子3的一侧固定有Z向导轨8，Z向滑座13与Y向滑座12通过Z向导轨8相连。
本实施例中，Y向滑座12和Z向滑座13均为竖向板，本领域技术人员也可根据实际需要的不同选择其它形状。
由于音圈电机具有结构简单体积小、高速、高加速响应快等特性，本实施例中X向直线电机、Z向直线电机均优选为音圈直线电机。本实施例中，由于Y向行程相对较大，所以采用U型直线电机，具体Y向行程大小可根据需要设计。本实施例中，X向和Z向的行程相对较小，均为50mm以下，所以采用音圈电机。其中Z向电机动子5在Z向电机定子2的磁铁间隙中运动，除驱动方向Z向外，还要进行X向和Y向的运动，所以只能采用音圈电机。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种XYZ三轴直线电机结构，其特征在于，包括：
固定基座；
X向直线电机，所述X向直线电机包括X向电机定子和X向电机动子，所述X向电机定子固定于所述固定基座上；
Y向直线电机，所述Y向直线电机包括Y向电机定子和Y向电机动子，所述Y向电机定子固定于所述固定基座上，所述Y向电机动子能够在所述Y向电机定子内沿X方向运动；
Z向直线电机，所述Z向直线电机包括Z向电机定子和Z向电机动子，所述Z向电机定子固定于所述固定基座上，所述Z向电机动子能够在所述Z向电机定子内沿X方向和Y方向运动；
X向滑座，所述X向滑座沿X方向滑动设置于所述固定基座上，所述X向电机动子与所述X向滑座固定连接；
Y向滑座，所述Y向滑座沿Y方向滑动设置于所述X向滑座上，所述Y向电机动子与所述Y向滑座固定连接；
Z向滑座，所述Z向滑座沿Z方向滑动设置于所述Y向滑座上，所述Z向电机动子与所述Z向滑座固定连接。
2.根据权利要求1所述的XYZ三轴直线电机结构，其特征在于，所述固定基座包括一个顶板和两个侧板，两个所述侧板分别固定于所述顶板的两端且位置正对，所述X向电机定子位于两个所述侧板之间，所述X向滑座位于所述固定基座下方，所述侧板的下表面固定有X向导轨，所述X向导轨与所述侧板平行，所述X向滑座与所述侧板通过所述X向导轨相连。
3.根据权利要求2所述的XYZ三轴直线电机结构，其特征在于，所述X向滑座为“￢”形，包括垂直固定相连的水平板和竖直板，所述竖直板的远离所述X向电机定子的一侧固定有Y向导轨，所述Y向滑座与所述竖直板通过所述Y向导轨相连。
4.根据权利要求3所述的XYZ三轴直线电机结构，其特征在于，所述Y向滑座的远离所述X向电机定子的一侧固定有Z向导轨，所述Z向滑座与所述Y向滑座通过所述Z向导轨相连。
5.根据权利要求4所述的XYZ三轴直线电机结构，其特征在于，所述Y向滑座和所述Z向滑座均为竖向板。
6.根据权利要求1所述的XYZ三轴直线电机结构，其特征在于，所述X向直线电机为音圈直线电机。
7.根据权利要求1所述的XYZ三轴直线电机结构，其特征在于，所述Z向直线电机为音圈直线电机。
8.根据权利要求1所述的XYZ三轴直线电机结构，其特征在于，用于安装在贴片机的机械手设备上。
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