CN212785116U - 一种六自由度直驱电机模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种六自由度直驱电机模组，涉及到直驱电机技术领域，包括X轴驱动模块、Y轴驱动模块、Z轴驱动模块和转台机构，Y轴驱动模块的上端设有X轴驱动模块，X轴驱动模块的上端设有Z轴驱动模块，Z轴驱动模块上设有驱动组件，转台机构包括z轴驱动机构、x轴基座、中间滑座和y轴滑座，z轴驱动机构可绕Z轴方向转动，x轴基座可绕X轴方向转动，y轴滑座可绕Y轴方向转动，通过设置的X轴驱动模块、Y轴驱动模块、Z轴驱动模块、z轴驱动机构、x轴基座、中间滑座和y轴滑座，可实现沿X轴、Y轴、Z轴移动及旋转的六个自由度。其无需传动机构，模组结构小巧紧凑，运行平稳，运行精度高。

Description

一种六自由度直驱电机模组

技术领域

本实用新型涉及到直驱电机技术领域，尤其涉及到一种六自由度直驱电机模组。

背景技术

现有技术中步进电机驱动的六轴滑台，其运动执行元件为步进电机，传动机构为丝杆和涡轮蜗杆，由于电机和传动机构的限制，其外形尺寸无法做到小巧紧凑。丝杆和涡轮蜗杆机构自身存在背隙，导致采用这些传动方式的结构运动的重复精度不高，而且传动机构会损失一定的机械效率。Z轴由丝杆传动，无法采用力矩控制模式来精确控制施加到产品上的力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种六自由度直驱电机模组，用于解决上述技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种六自由度直驱电机模组，包括X轴驱动模块、Y轴驱动模块、Z轴驱动模块和转台机构，所述Y轴驱动模块的上端设有所述X轴驱动模块，所述X轴驱动模块的上端设有所述Z轴驱动模块，所述Z轴驱动模块上设有所述转台机构；

其中，所述转台机构包括z轴驱动机构、x轴基座、中间滑座和y轴滑座，所述z轴驱动机构的一端与所述Z轴驱动模块的一侧连接，所述x轴基座位于所述z轴驱动机构的上端，所述中间滑座位于所述x轴基座的上端，所述y轴滑座位于所述中间滑座的上端，其中，所述z轴驱动机构可绕Z轴方向转动，所述x轴基座可绕X轴方向转动，所述y轴滑座可绕Y轴方向转动。

作为优选，所述Y轴驱动模块包括：

第一基座；

第一电机定子，所述第一电机定子设置在所述第一基座的上端；

第一电机动子，所述第一电机动子可滑动地设置在所述第一电机定子上；

第一滑座，所述第一滑座设置在所述第一电机动子的上端；

第一防护罩，所述第一防护罩设置在所述第一滑座的下端，且所述第一防护罩位于在所述第一电机动子的上侧；

第一光栅尺组件，所述第一光栅尺组件位于所述第一滑座的一侧。

作为进一步的优选，所述X轴驱动模块位于所述第一滑座的上端，且所述X轴驱动模块包括：

第二基座；

外壳体，所述第二基座的两端设有两所述外壳体，且两所述外壳体的下端与所述第一滑座的上端连接；

第二电机定子，所述第二基座的上端设有所述第二电机定子；

第二滑座，所述第二基座的上端设有所述第二滑座；

第二电机动子，所述第二电机动子位于所述第二滑座的一侧，且所述第二电机动子位于所述第二电子定子的上端；

第二光栅尺组件，所述第二光栅尺组件位于所述第二滑座的另一侧。

作为进一步的优选，所述所述Z轴驱动模块设置在所述第二滑座的上端，所述Z轴驱动模块包括：

第三基座，所述第三基座的下端与所述第二滑座的上端连接；

第三滑座，所述第三滑座位于所述第三基座的一侧；

第三电机动子，所述第三电机动子位于所述第三基座与所述第三滑座之间，且所述第三电机动子驱动所述第三滑座；

第二防护罩，所述第三滑座和所述第三基座的一侧设有所述第二防滑罩；

第三光栅尺组件，所述第三滑座的一侧设有所述第三光栅尺组件，且所述第三光栅尺组件位于所述第二防护罩的内侧。

作为优选，所述z轴驱动机构包括：

z轴基座，所述z轴基座的一侧与所述Z轴驱动模块连接；

DDR马达，所述DDR马达设置在所述z轴基座的内侧，且所述DDR马达的输出轴向上突出于所述z轴基座的上端；

z轴光栅尺组件，所述z轴光栅尺组件设置在所述z轴基座的一侧。

作为进一步的优选，所述x轴基座位于所述z轴基座的上端，且所述x轴基座包括：

定子座，所述定子座位于所述z轴基座的上端，且所述定子座与所述输出轴连接，所述定子座的两侧的上端设有两x轴弧形导轨槽；

x轴弧形直驱电机定子，所述x轴弧形直驱电机定子位于所述定子座的上端，且所述x轴弧形直驱电机定子位于两所述x轴弧形导轨槽之间；

x轴光栅尺组件，所述x轴光栅尺组件设置在所述定子座的一侧的一端。

作为进一步的优选，所述中间滑座位于所述x轴弧形直驱电机定子的上端，且所述中间滑座包括：

中间框架；

x轴弧形导轨，所述中间框架的两侧的下端设有两所述x轴弧形导轨；

x轴弧形直驱电机动子，所述中间框架的下端设有所述x轴弧形直驱电机动子，所述x轴弧形直驱电机动子位于两所述x轴弧形导轨之间；

y轴弧形导轨槽，所述中间框架的上端的两侧设有两所述y轴弧形导轨槽；

y轴弧形直驱电机定子，所述中间框架的上端设有所述y轴弧形直驱电机定子，且所述y轴弧形直驱电机定子位于两所述y轴弧形导轨槽之间；

y轴光栅尺组件，所述中间框架的一端设有所述y轴光栅尺组件。

作为进一步的优选，所述所述y轴滑座设置在所述中间框架的上端，且所述y轴滑座包括：

y轴滑座框架；

y轴弧形导轨，所述y轴滑座框架的两侧的下端设有两所述y轴弧形导轨；

y轴弧形直驱电机动子，所述y轴滑座框架的下端设有所述y轴弧形直驱电机动子，且所述y轴弧形直驱电机动子位于两所述y轴弧形导轨之间。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

(1)本实用新型中，设置的六自由度直驱电机模组，无需传动机构，模组结构小巧紧凑；

(2)本实用新型中，Z轴方向重力平衡，运行平稳；

(3)本实用新型中，Z轴方向通过力矩控制，能够精确控制施加到产品上的力；

(4)本实用新型中，能够避免传动机构自身的背隙，全闭环控制，运行精度高。

附图说明

图1是本实用新型六自由度直驱电机模组的结构示意图；

图2是本实用新型中的Y轴驱动模块的爆炸示意图；

图3是本实用新型中的X轴驱动模块和Z轴驱动模块的爆炸示意图；

图4是本实用新型中的转台机构的爆炸示意图；

图5是本实用新型中的z轴驱动机构的结构示意图；

图6是本实用新型中的x轴基座的结构示意图；

图7是本实用新型中的中间滑座的结构示意图；

图8是本实用新型中的y轴滑座的结构示意图。

图中：1、X轴驱动模块；11、第二基座；12、外壳体；13、第二电机定子；14、第二滑座；15、第二电机动子；16、第二光栅尺组件；2、Y轴驱动模块；21、第一基座；22、第一电机定子；23、第一电机动子；24、第一滑座；25、第一防护罩；26、第一光栅尺组件；3、Z轴驱动模块；31、第三基座；32、第三滑座；33、第三电机动子；34、第二防护罩；35、第三光栅尺组件；36、恒力磁弹簧；4、转台机构；41、z轴驱动机构；411、z轴基座；412、DDR马达；413、z轴光栅尺组件；42、x轴基座；421、定子座；422、x轴弧形导轨槽；423、x轴弧形直驱电机定子；424、x轴光栅尺组件；43、中间滑座；431、中间框架；432、x轴弧形导轨；433、x轴弧形直驱电机动子；434、y轴弧形导轨槽；435、y轴弧形直驱电机定子；436、y轴光栅尺组件；44、y轴滑座；441、y轴滑座框架；442、y轴弧形导轨；443、y轴弧形直驱电机动子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

图1是本实用新型六自由度直驱电机模组的结构示意图；图2是本实用新型中的Y轴驱动模块的结构示意图；图3是本实用新型中的X轴驱动模块和Z轴驱动模块的爆炸示意图；图4是本实用新型中的转台机构的爆炸示意图；图5是本实用新型中的z轴驱动机构的结构示意图；图6是本实用新型中的x轴基座的结构示意图；图7是本实用新型中的中间滑座的结构示意图；图8是本实用新型中的y轴滑座的结构示意图。请参见图1至图8所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种六自由度直驱电机模组，包括X轴驱动模块1、Y轴驱动模块2、Z轴驱动模块3和转台机构4，Y轴驱动模块2的上端设有X轴驱动模块1，X轴驱动模块1的上端设有Z轴驱动模块3，Z轴驱动模块3上设有转台机构4。

其中，转台机构4包括z轴驱动机构41、x轴基座42、中间滑座43和y轴滑座44，z轴驱动机构41的一端与Z轴驱动模块3的一侧连接，x轴基座42位于z轴驱动机构41的上端，中间滑座43位于x轴基座42的上端，y轴滑座44位于中间滑座43的上端，其中，z轴驱动机构41可绕Z轴方向转动，x轴基座42可绕X轴方向转动，y轴滑座44可绕Y轴方向转动。本实施例中，如图1所示，Y轴驱动模块2用于驱动X轴驱动模块1沿Y轴方向水平移动，X轴驱动模块1用于驱动Z轴驱动模块3沿X轴方向移动，Z轴驱动模块3用于驱动转台机构4沿Z轴方向移动，而z轴驱动机构41用于驱动x轴基座42、中间滑座43和y轴滑座44沿Z轴方向转动，中间滑座43与x轴基座42相互配合，其中，x轴基座42用于驱动中间滑座43以及y轴滑座44沿X轴方向转动，而中间滑座43与y轴滑座44相互配合，用于控制y轴滑座44沿Y轴方向转动，通过设置的X轴驱动模块1、Y轴驱动模块2、Z轴驱动模块3和转台机构，能够实现X轴、Y轴以及Z轴方向上的移动及旋转六个自由度。

进一步，作为一种较佳的实施方式，Y轴驱动模块2包括：

第一基座21。

第一电机定子22，第一电机定子22设置在第一基座21的上端。

第一电机动子23，第一电机动子23可滑动地设置在第一电机定子22上。

第一滑座24，第一滑座24设置在第一电机动子23的上端。

第一防护罩25，第一防护罩25设置在第一滑座24的下端，且第一防护罩25位于在第一电机动子23的上侧。本实施例中，还包括一第三防护罩，且第三防护罩位于第一基座21的一侧。

第一光栅尺组件26，第一光栅尺组件26位于第一滑座24的一侧。本实施例中，第一电机动子23可以在第一电机定子22上沿Y轴方向滑动，用于驱动X轴驱动模块1以及Z轴驱动模块3沿Y轴方向移动。第一光栅尺组件26用于Y轴的运行位置的反馈，使Y轴的运动控制形成闭环，提高运动精度。

进一步，作为一种较佳的实施方式，X轴驱动模块1位于第一滑座24的上端，且X轴驱动模块1包括：

第二基座11。

外壳体12，第二基座11的两端设有两外壳体12，且两外壳体12的下端与第一滑座24的上端连接。

第二电机定子13，第二基座11的上端设有第二电机定子13。

第二滑座14，第二基座11的上端设有第二滑座14。

第二电机动子15，第二电机动子15位于第二滑座14的一侧，且第二电机动子15位于第二电子定子13的上端。

第二光栅尺组件16，第二光栅尺组件16位于第二滑座14的另一侧。

进一步，作为一种较佳的实施方式，Z轴驱动模块3设置在第二滑座14的上端，Z轴驱动模块3包括：

第三基座31，第三基座31的下端与第二滑座14的上端连接。

第三滑座32，第三滑座32位于第三基座31的一侧。

第三电机动子33，第三电机动子33位于第三基座31与第三滑座32之间，且第三电机动子33驱动第三滑座32。

第二防护罩34，第三滑座32和第三基座31的一侧设有第二防滑罩34。

第三光栅尺组件35，第三滑座32的一侧设有第三光栅尺组件35，且第三光栅尺组件35位于第二防护罩34的内侧。本实施例中，如图3所示，X轴驱动模块1和Z轴驱动模块3均是基于直驱电机的直驱技术，采用的电机均为管状直线电机，其中，第二电机动子15通电后，第二电机动子15驱动第二滑座14带动Z轴驱动模块3沿X轴方向移动。第三电机动子33通电后，第三电机动子33驱动第三滑座32运动，而第三电机动子33固定不动，第二光栅尺组件16用于X轴的运行位置的反馈，使得X轴的运动控制形成闭环，提高运行精度，而第三光栅尺组件35，用于Z轴的运行位置的反馈，使得Z轴的运动控制形成闭环，提高运行精度。本实施例中，直接用电机的定子、转子驱动运行，省去了传动机构，且电机的定子、转子与机械结构高度整合，使得整体的结构非常小巧紧凑。在运动方面采用全闭环位置控制，提高了运行精度。其次，本实施例中的，Z轴驱动模块3设使用力矩控制模式，精确控制作用在产品上的力(比如芯片组装时的贴合力)。

进一步，作为一种较佳的实施方式，Z轴驱动模块3还包括恒力磁弹簧36，其中，恒力磁弹簧36设置在第三滑座32和第三基座31的另一侧。设置的恒力磁弹簧36用于平衡Z轴驱动模块3的负载，使得Z轴驱动模块3运行平稳。

进一步，作为一种较佳的实施方式，z轴驱动机构41包括：

z轴基座411，z轴基座411的一侧与Z轴驱动模块3连接。

DDR马达412，DDR马达412设置在z轴基座411的内侧，且DDR马达412的输出轴向上突出于z轴基座411的上端。

z轴光栅尺组件413，z轴光栅尺组件413设置在z轴基座411的一侧。如图5所示，DDR马达为412会转型直驱电机，无需减速机、联轴器等机械传动机构，直接驱动其上的x轴基座42、中间滑座43以及y轴滑座44沿Z轴进行转动。

进一步，作为一种较佳的实施方式，x轴基座42位于z轴基座411的上端，且x轴基座42包括：

定子座421，定子座421位于z轴基座411的上端，且定子座421与输出轴连接，定子座421的两侧的上端设有两x轴弧形导轨槽422。

x轴弧形直驱电机定子423，x轴弧形直驱电机定子423位于定子座421的上端，且x轴弧形直驱电机定子423位于两x轴弧形导轨槽422之间。

x轴光栅尺组件424，x轴光栅尺组件424设置在定子座421的一侧的一端。如图6所示，本实施例中，x轴弧形直驱电机定子423与定子座421为一体式结构，设计紧凑；x轴光栅尺组件424用于沿X轴转动运动位置的反馈。图6中，两x轴弧形导轨槽422呈向下弯折的弧形状结构，且两x轴弧形导轨槽422相正对。

进一步，作为一种较佳的实施方式，中间滑座43位于x轴弧形直驱电机定子423的上端，且中间滑座43包括：

中间框架431。

x轴弧形导轨432，中间框架的两侧的下端设有两x轴弧形导轨。

x轴弧形直驱电机动子433，中间框架的下端设有x轴弧形直驱电机动子，x轴弧形直驱电机动子位于两x轴弧形导轨之间。

y轴弧形导轨槽434，中间框架431的上端的两侧设有两y轴弧形导轨槽434。

y轴弧形直驱电机定子435，中间框架431的上端设有y轴弧形直驱电机定子435，且y轴弧形直驱电机定子435位于两y轴弧形导轨槽434之间。

y轴光栅尺组件436，中间框架431的一端设有y轴光栅尺组件436。如图7所示，本实施例中，中间滑座43与x轴基座42相互配合，其中，中间框架431、x轴弧形直驱电机动子433和y轴弧形直驱电机定子435为一体式结构。x轴弧形导轨432与x轴弧形导轨槽422相配合，当x轴弧形直驱电机动子433通电后，x轴弧形直驱电机动子433带动中间滑座43以及y轴滑座44一起沿x轴弧形导轨432摆动。

进一步，作为一种较佳的实施方式，y轴滑座44设置在中间框架431的上端，且y轴滑座44包括：

y轴滑座框架441。

y轴弧形导轨442，y轴滑座框架441的两侧的下端设有两y轴弧形导轨442。

y轴弧形直驱电机动子443，y轴滑座框架441的下端设有y轴弧形直驱电机动子443，且y轴弧形直驱电机动子443位于两y轴弧形导轨442之间。如图8所示，y轴滑座框架441与y轴弧形直驱电机动子443为一体式结构。其中，y轴弧形导轨442与y轴弧形导轨槽434相配合，y轴弧形直驱电机动子443与y轴弧形直驱电机定子435相配合，当y轴弧形直驱电机动子443通电后，y轴弧形直驱电机动子443驱动y轴滑座44沿y轴弧形导轨442摆动。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种六自由度直驱电机模组，其特征在于，包括X轴驱动模块、Y轴驱动模块、Z轴驱动模块和转台机构，所述Y轴驱动模块的上端设有所述X轴驱动模块，所述X轴驱动模块的上端设有所述Z轴驱动模块，所述Z轴驱动模块上设有所述转台机构；

其中，所述转台机构包括z轴驱动机构、x轴基座、中间滑座和y轴滑座，所述z轴驱动机构的一端与所述Z轴驱动模块的一侧连接，所述x轴基座位于所述z轴驱动机构的上端，所述中间滑座位于所述x轴基座的上端，所述y轴滑座位于所述中间滑座的上端，其中，所述z轴驱动机构可绕Z轴方向转动，所述x轴基座可绕X轴方向转动，所述y轴滑座可绕Y轴方向转动。

2.如权利要求1所述的六自由度直驱电机模组，其特征在于，所述Y轴驱动模块包括：

第一基座；

第一电机定子，所述第一电机定子设置在所述第一基座的上端；

第一电机动子，所述第一电机动子可滑动地设置在所述第一电机定子上；

第一滑座，所述第一滑座设置在所述第一电机动子的上端；

第一防护罩，所述第一防护罩设置在所述第一滑座的下端，且所述第一防护罩位于在所述第一电机动子的上侧；

第一光栅尺组件，所述第一光栅尺组件位于所述第一滑座的一侧。

3.如权利要求2所述的六自由度直驱电机模组，其特征在于，所述X轴驱动模块位于所述第一滑座的上端，且所述X轴驱动模块包括：

第二基座；

外壳体，所述第二基座的两端设有两所述外壳体，且两所述外壳体的下端与所述第一滑座的上端连接；

第二电机定子，所述第二基座的上端设有所述第二电机定子；

第二滑座，所述第二基座的上端设有所述第二滑座；

第二电机动子，所述第二电机动子位于所述第二滑座的一侧，且所述第二电机动子位于所述第二电机定子的上端；

第二光栅尺组件，所述第二光栅尺组件位于所述第二滑座的另一侧。

4.如权利要求3所述的六自由度直驱电机模组，其特征在于，所述Z轴驱动模块设置在所述第二滑座的上端，所述Z轴驱动模块包括：

第三基座，所述第三基座的下端与所述第二滑座的上端连接；

第三滑座，所述第三滑座位于所述第三基座的一侧；

第三电机动子，所述第三电机动子位于所述第三基座与所述第三滑座之间，且所述第三电机动子驱动所述第三滑座；

第二防护罩，所述第三滑座和所述第三基座的一侧设有所述第二防护罩；

第三光栅尺组件，所述第三滑座的一侧设有所述第三光栅尺组件，且所述第三光栅尺组件位于所述第二防护罩的内侧。

5.如权利要求1所述的六自由度直驱电机模组，其特征在于，所述z轴驱动机构包括：

z轴基座，所述z轴基座的一侧与所述Z轴驱动模块连接；

DDR马达，所述DDR马达设置在所述z轴基座的内侧，且所述DDR马达的输出轴向上突出于所述z轴基座的上端；

z轴光栅尺组件，所述z轴光栅尺组件设置在所述z轴基座的一侧。

6.如权利要求5所述的六自由度直驱电机模组，其特征在于，所述x轴基座位于所述z轴基座的上端，且所述x轴基座包括：

定子座，所述定子座位于所述z轴基座的上端，且所述定子座与所述输出轴连接，所述定子座的两侧的上端设有两x轴弧形导轨槽；

x轴弧形直驱电机定子，所述x轴弧形直驱电机定子位于所述定子座的上端，且所述x轴弧形直驱电机定子位于两所述x轴弧形导轨槽之间；

x轴光栅尺组件，所述x轴光栅尺组件设置在所述定子座的一侧的一端。

7.如权利要求6所述的六自由度直驱电机模组，其特征在于，所述中间滑座位于所述x轴弧形直驱电机定子的上端，且所述中间滑座包括：

中间框架；

x轴弧形导轨，所述中间框架的两侧的下端设有两所述x轴弧形导轨；

x轴弧形直驱电机动子，所述中间框架的下端设有所述x轴弧形直驱电机动子，所述x轴弧形直驱电机动子位于两所述x轴弧形导轨之间；

y轴弧形导轨槽，所述中间框架的上端的两侧设有两所述y轴弧形导轨槽；

y轴弧形直驱电机定子，所述中间框架的上端设有所述y轴弧形直驱电机定子，且所述y轴弧形直驱电机定子位于两所述y轴弧形导轨槽之间；

y轴光栅尺组件，所述中间框架的一端设有所述y轴光栅尺组件。

8.如权利要求7所述的六自由度直驱电机模组，其特征在于，所述y轴滑座设置在所述中间框架的上端，且所述y轴滑座包括：

y轴滑座框架；

y轴弧形导轨，所述y轴滑座框架的两侧的下端设有两所述y轴弧形导轨；

y轴弧形直驱电机动子，所述y轴滑座框架的下端设有所述y轴弧形直驱电机动子，且所述y轴弧形直驱电机动子位于两所述y轴弧形导轨之间。

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