CN106584184A - 一种垂直方向高速高精度直驱机构 - Google Patents

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吕绍林
孟健
王丰
高尧
刘树磊
汤丽丽
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Bozhong Suzhou Precision Industry Technology Co Ltd
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Bozhong Suzhou Precision Industry Technology Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
    • B23Q5/28—Electric drives

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明垂直方向高速高精度直驱机构，包括竖直放置的基座、设于基座上的竖直放置的滑轨、直线电机初级和直线电机次级，直线电机初级安装在基座上，直线电机次级连接有移动载板，移动载板上设有滑块，滑块卡合在滑轨上并沿滑轨移动，直线电机初级和直线电机次级相对设置，移动载板设有读数头，基座上还设有竖直设置的用于感测读数头位置变化的光栅尺。本发明采用直线电机直接驱动的技术，实现极高的加、减速度和运动速度；避免机械磨损和反向间隙；采用非接触传动，寿命更长；基座采用较大阻尼的材料制成，抑制低阶模态的谐响应幅值，克服高阶模态的振动，具有良好的动态响应特性；采用高分辨率位置反馈装置，实现全闭环控制，重复精度更高。

Description

一种垂直方向高速高精度直驱机构
技术领域
本发明涉及自动化设备领域，具体是一种垂直方向高速高精度直驱机构。
背景技术
随着经济和科技的发展，在工业生产中自动化设备的运用越来越广泛，在垂直方向的驱动机构中，传统的方式为机械式传动，由传统伺服电机驱动旋转类的零件进行运动，其转速和惯量不匹配对运动过程有影响，由于转动类零件的存在，需要对其进行润滑，同时其运动速度慢，运动过程中会造成机械磨损和反向间隙，及产生整体机构的振动，缩短机构的使用寿命。
因此，有必要提供一种垂直方向高速高精度直驱机构来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速、高精度、寿命长的垂直方向高速高精度直驱机构。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：
一种垂直方向高速高精度直驱机构，包括竖直放置的基座、设于所述基座上的竖直放置的滑轨、直线电机初级和直线电机次级，所述直线电机初级安装在所述基座上，所述直线电机次级连接有移动载板，所述移动载板上设有滑块，所述滑块卡合在所述滑轨上并沿滑轨移动，所述直线电机初级和直线电机次级相对设置，所述移动载板设有读数头，所述基座上还设有竖直设置的用于感测读数头位置变化的光栅尺。
进一步的，所述移动载板具有用于安装所述读数头的读数头安装部，所述读数头安装部位于所述移动载板的侧面。
进一步的，所述光栅尺通过背胶粘在所述基座上。
进一步的，所述滑轨内侧设有用于辅助调节所述滑轨精度的调节块。
进一步的，所述滑轨的数量为两根。
进一步的，所述移动载板上还设有多个安装块和安装孔。
进一步的，所述光栅尺表面具有镀金的保护膜。
与现有技术相比，本发明垂直方向高速高精度直驱机构的有益效果是：采用直线电机直接驱动的技术，消除传统伺服电机转速和惯量不匹配对运动过程的影响，可以实现极高的加、减速度和运动速度；避免运动过程中的机械磨损和反向间隙；同时，由于采用非接触进行传动，寿命更长；基座采用较大阻尼的材料制成，可以抑制低阶模态的谐响应幅值，同时克服高阶模态的振动，使其具有良好的动态响应特性；采用高分辨率位置反馈装置进行实时反馈，实现全闭环控制，重复精度更高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中省略基座的示意图。
图3是图2另一角度示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图3，一种垂直方向高速高精度直驱机构，包括竖直放置的基座1、设于基座1上的两根竖直放置的滑轨4、直线电机初级2和直线电机次级3，直线电机初级2安装在基座1上，直线电机次级3连接有移动载板6，移动载板6上设有滑块5，滑块5卡合在滑轨4上并沿滑轨4移动，滑轨4内侧设有调节块41，用于辅助调节滑轨的精度，直线电机初级2和直线电机次级3相对设置，直线电机初级2由永磁铁构成，工作过程中产生永磁磁场；直线电机次级3通电，产生行波磁场；行波磁场与永磁磁场相互作用，直接产生电磁推力，带动移动载板6上下运动；当通入直线电机次级3电流较大时，产生较大的推力，使移动载板6产生高的加减速和运动速度。
移动载板6具有读数头安装部61，读数头安装部61设有读数头7，读数头安装部61位于移动载板6的侧面，基座1上还设有竖直设置的光栅尺8，光栅尺8通过背胶粘在基座1上，安装方便，光栅尺表面具有镀金的保护膜，可以防污、抗油等优越的性能，不需要制作额外的零件，整体成本更低；后期维护只需轻轻擦拭光栅尺即可清洁油污，寿命更长；采用了高分辨率的光栅尺和高精度的滑轨，在运动过程中，光栅尺实时反馈移动载板的位置信息，机构的控制精度更高。移动载板6上还设有多个安装块62和安装孔63，用于安装外界的负载，如机械手、夹爪等。
本发明具有以下优点：
(1)结构相当紧凑，非常适合狭窄空间内工作；电机推力大，可内置冷却装置，速度极高；易于精度调整，降低了对员工的技能要求，安装成本更低。
(2)基座采用大阻尼材料铸造而成，具有良好的吸震性、高的耐磨性和高刚度；量产时，成本较低、且基座加工的面积更小，费用更低；
(3)采用直线电机直接驱动的技术，为无接触驱动、不存在机械磨损，寿命更长；直线电机产生直接的轴向的推力，不需要轴承、丝杠等旋转运动，惯量匹配更加合理，可以达到极高的速度，同时对整体机构的振动影响更小；安装和维护更加方便，极大的降低了员工的劳动强度，且在安装过程中，对于安装精度更容易管控；在整个驱动机构中，没有旋转类的零件，不需要润滑，对环境要求较高的场合，更加实用。
(4)反馈装置采用具有背胶的，可以自粘的光栅尺，其表面具有镀金的保护膜，可以防污、抗油等优越的性能，不需要制作额外的零件，整体成本更低；后期维护只需轻轻擦拭光栅尺即可清洁油污，寿命更长；采用了高分辨率的光栅尺和高精度的滑轨，机构的控制精度更高。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种垂直方向高速高精度直驱机构，其特征在于：包括竖直放置的基座、设于所述基座上的竖直放置的滑轨、直线电机初级和直线电机次级，所述直线电机初级安装在所述基座上，所述直线电机次级连接有移动载板，所述移动载板上设有滑块，所述滑块卡合在所述滑轨上并沿滑轨移动，所述直线电机初级和直线电机次级相对设置，所述移动载板设有读数头，所述基座上还设有竖直设置的用于感测读数头位置变化的光栅尺。
2.根据权利要求1所述的垂直方向高速高精度直驱机构，其特征在于：所述移动载板具有用于安装所述读数头的读数头安装部，所述读数头安装部位于所述移动载板的侧面。
3.根据权利要求1所述的垂直方向高速高精度直驱机构，其特征在于：所述光栅尺通过背胶粘在所述基座上。
4.根据权利要求1所述的垂直方向高速高精度直驱机构，其特征在于：所述滑轨内侧设有用于辅助调节所述滑轨精度的调节块。
5.根据权利要求1所述的垂直方向高速高精度直驱机构，其特征在于：所述滑轨的数量为两根。
6.根据权利要求1所述的垂直方向高速高精度直驱机构，其特征在于：所述移动载板上还设有多个安装块和安装孔。
7.根据权利要求1所述的垂直方向高速高精度直驱机构，其特征在于：所述光栅尺表面具有镀金的保护膜。
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