本實用新型涉及二維運動平臺領(lǐng)域，尤其涉及一種在二維運動下的具有高速度和高精度的對稱式電機驅(qū)動平臺。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的運動平臺是通過旋轉(zhuǎn)式電機(動子做旋轉(zhuǎn)運動的電機)驅(qū)動滾珠絲杠結(jié)構(gòu)從而帶動平臺實現(xiàn)二維運動的，其運動鏈從動力源電機傳遞到執(zhí)行部件需要經(jīng)過許多中間環(huán)節(jié)，如齒輪副、蝸輪副、絲杠副等，在這些環(huán)節(jié)中會產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)動慣量(如摩擦、噪聲、振動、磨損)，導(dǎo)致無法實現(xiàn)平臺所需要的高速、高精度的目標(biāo)。

采用直線電機驅(qū)動可以解決傳統(tǒng)二維平臺的問題，省去了滾珠絲杠等中間環(huán)節(jié)的傳動機構(gòu)，并提高平臺的速度和精度，相較以往的傳統(tǒng)電機，其驅(qū)動方式有了較大的進步。

但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，對產(chǎn)品更快更準(zhǔn)的要求在進一步提升，單個直線電機驅(qū)動的二維平臺在某些超高速高精度的領(lǐng)域仍存在一定的不足之處。例如，單電機驅(qū)動會產(chǎn)生較多熱量，并難以散發(fā)出去，導(dǎo)致電機內(nèi)部溫升過高，縮短電機的壽命，當(dāng)溫度達到上限后，電機的速度很難再往上提升。另外，單電機驅(qū)動的方式還存在重心不對稱的問題，這樣會導(dǎo)致在高速或超高速運轉(zhuǎn)時電機的動態(tài)性能產(chǎn)生較大偏差而損壞等。這些缺點都限制了單電機驅(qū)動方式的平臺往更快更準(zhǔn)的方向發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種減少電機漏磁并能夠達到高速和高精度要求的對稱式電機驅(qū)動的二維運動平臺。

本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種具有高速高精度的對稱式電機驅(qū)動平臺，包括X平臺、Y平臺和工作臺；所述X平臺固定，Y平臺安裝在X平臺上，工作臺安裝在Y平臺上。

所述X平臺包括第一直線導(dǎo)軌、第一底座、第一直線電機、與第一直線電機對稱設(shè)置的第三直線電機和第一反饋傳感器。所述第一直線電機包括第一定子、第一動子和第一磁屏蔽箱體，所述第三直線電機包括第三定子、第三動子和第三磁屏蔽箱體，所述第一直線導(dǎo)軌包括第一導(dǎo)軌和第一滑塊，所述第一反饋傳感器包括第一光柵尺和第一讀數(shù)頭。所述第一導(dǎo)軌固定在第一底座上與X軸方向平行。所述第一定子固定在第一底座上，位于第一導(dǎo)軌的一端，第一磁屏蔽箱體將第一定子裹住，減少磁泄漏，所述第一動子與Y平臺的一端連接。所述第三定子設(shè)置在第一導(dǎo)軌的另一端，第三磁屏蔽箱體將第三定子裹住，所述第三動子與Y平臺的另一端連接，與第一動子共同驅(qū)動Y平臺在第一直線導(dǎo)軌上往復(fù)運動。

所述Y平臺包括第二直線導(dǎo)軌、第二底座、第二直線電機和第二反饋傳感器。所述第二直線電機包括第二定子、第二動子和第二磁屏蔽箱體，所述第二直線導(dǎo)軌包括第二導(dǎo)軌和第二滑塊，所述第二反饋傳感器包括第二光柵尺和第二讀數(shù)頭。所述第二底座安裝在第一滑塊上，分別與第一動子和第三動子連接，由第一動子和第三動子一起驅(qū)動。所述第二導(dǎo)軌固定在第二底座上且與Y軸方向平行。所述第二定子固定在第一底座上，所述第二磁屏蔽箱體將第二定子包裹，減少磁泄漏。所述工作臺安裝在第二滑塊上，所述第二動子與工作臺連接，驅(qū)動工作臺在第二直線導(dǎo)軌上運動，所述工作臺上裝有負載。所述第一光柵尺設(shè)置在第二底座的一側(cè)，與第一導(dǎo)軌平行，所述第一讀數(shù)頭固定在第一底座上，讀取第一光柵尺的刻度。所述第二光柵尺設(shè)置在工作臺的一側(cè)，與第二導(dǎo)軌平行，所述第二讀數(shù)頭固定在第二底座上，讀取第二光柵尺的刻度。

本實用新型采用對稱式電機驅(qū)動，所以所述第一直線電機、第一直線導(dǎo)軌和第三直線電機三者成一直線，且與X軸方向平行；所述第一動子與第三動子同步且同方向運動。這種對稱式驅(qū)動方式可以大大減少直線電機因為高速和高頻率往復(fù)運動所產(chǎn)生的熱量，通過對兩組直線電機進行精確控制，可以明顯提升二維運動平臺的速度及穩(wěn)定性。

由于定子在屏蔽磁場后，磁屏蔽箱體密封的環(huán)境必然引起直線電機內(nèi)部的升溫，升溫過快或溫度過高都會影響電機的可靠性和使用壽命，所以所述具有高速高精度的對稱式電機驅(qū)動平臺還包括用于散熱的第一風(fēng)扇、第二風(fēng)扇和第三風(fēng)扇。所述第一風(fēng)扇設(shè)置在第一磁屏蔽箱體上，對著第一定子進行 吹風(fēng)散熱；所述第二風(fēng)扇設(shè)置在第二磁屏蔽箱體上，對著第二定子進行吹風(fēng)散熱；所述第三風(fēng)扇設(shè)置在第三磁屏蔽箱體上，對著第三定子進行吹風(fēng)散熱。由于風(fēng)扇的吹風(fēng)面積打、吹風(fēng)流量大，所以對定子起到很好的降溫作用。

為了進一步減緩磁屏蔽后直線電機的升溫速度，使直線電機能長時間運行，減少發(fā)生故障的幾率，因此，本方案中的所述第一磁屏蔽箱體、第二磁屏蔽箱體和第三磁屏蔽箱體上設(shè)有用于散熱的排氣孔。所述排氣孔設(shè)置在第一磁屏蔽箱體、第二磁屏蔽箱體和第三磁屏蔽箱體的頂部，電機內(nèi)產(chǎn)生的熱量可以快速地從排氣孔中排走。

由于動子在高速高頻率地工作時會產(chǎn)生大量熱量，風(fēng)扇的鼓風(fēng)風(fēng)量大，但流速低，與動子相隔距離遠，不足以快速降低動子的溫度，因此本實用新型還包括用于快速散熱的氣管，所述氣管分別與第一動子、第二動子和第三動子連接，對第一動子、第二動子和第三動子吹風(fēng)散熱。雖然氣管的散熱面積小，但其流速快，局部散熱效果好，當(dāng)需要對動子進行快速降溫時，可以同時打開風(fēng)扇和氣管，使動子的溫度快速下降。

本實用新型的工作過程和原理是：第一直線電機和第三直線電機對稱地設(shè)置在第一直線導(dǎo)軌兩端，共同驅(qū)動第二底座在與X軸方向平行的第一直線導(dǎo)軌上來回運動，第一反饋傳感器對第二底座進行精確測量，實現(xiàn)第二底座在X軸方向上的高精度控制；同樣的，第二直線電機驅(qū)動工作臺在與Y軸方向平行的第二直線導(dǎo)軌上往復(fù)運動，第二反饋傳感器對工作臺進行精確測量，實現(xiàn)工作臺在Y軸方向上的高精度控制。同時，直線電機的定子均設(shè)置在磁屏蔽箱體內(nèi)，有效屏蔽了定子產(chǎn)生的磁場，減少了電機磁漏所帶來的不利影響，提高直線電機的功率和力矩，從而大幅提升直線電機的反應(yīng)速度和移動速度。本實用新型提供的二維運動平臺結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，具有高速和高精度的優(yōu)點。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型還具有以下有益效果：

(1)本實用新型利用對稱設(shè)置的直線電機進行驅(qū)動，在大幅減少直線電機發(fā)熱量的同時可以進一步提升平臺的運動速度，而且，由于直線電機的發(fā)熱量減少，可以進一步降低散熱風(fēng)扇的能耗，降低設(shè)備的成本。

(2)本實用新型在磁屏蔽箱體上裝有風(fēng)扇，對定子進行大面積散熱，使定子內(nèi)的初級線圈繞組迅速降溫，明顯提高了直線電機的穩(wěn)定性和可靠性。

(3)本實用新型在磁屏蔽箱體上設(shè)有向上出氣的排氣孔，該排氣孔與風(fēng) 扇配合使用時，可以將磁屏蔽箱體內(nèi)的熱量快速排走，進一步降低電機的溫度，延遲其使用壽命。

(4)本實用新型還在動子上安裝氣管，該氣管對著動子內(nèi)的次級線圈繞組進行吹氣，由于氣管吹出的風(fēng)流速快，可以對次級線圈繞組進行局部快速散熱，配合風(fēng)扇的余風(fēng)，可以有效降低動子的溫度。

(5)本實用新型可以根據(jù)負載的位置變化情況，很好地分配第一直線電機和第二直線電機的承載能力，使負載在高速、高精度的運動下能夠穩(wěn)定地到達指定位置。

(6)本實用新型由于X方向兩個直線電機對稱安裝，可以有效減少非對稱電機引起的X方向重心的偏離，改善整個平臺的動態(tài)特性和運動性能。

附圖說明

圖1是本實用新型的立體圖。

圖2是本實用新型的局部示意圖。

圖3是本實用新型的第三直線電機的立體示意圖。

上述圖中的標(biāo)號說明如下：1-第一底座、2-第一導(dǎo)軌、3-第二底座、4-第一滑塊、5-第二導(dǎo)軌、6-第二滑塊、7-第一磁屏蔽箱體、8-第一動子、9-第一定子、10-第一讀數(shù)頭、11-第一光柵尺、12-第二磁屏蔽箱體、13-第二定子、14-第二動子、15-第二讀數(shù)頭、16-第二光柵尺、17-第三磁屏蔽箱體、18-第三動子、19-第三定子。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型作進一步說明。

實例例1：

如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型公開了一種具有高速高精度的對稱式電機驅(qū)動平臺，包括一個X平臺，一個Y平臺及工作臺。X平臺包括第一底座1、第一直線導(dǎo)軌、第一直線電機、第三直線電機和第一反饋傳感器。第一直線導(dǎo)軌包括第一導(dǎo)軌2和第一滑塊4，第一直線電機包括第一定子9和第一動子8，第三直線電機包括第三定子19和第三動子18，第一反饋傳感器包括第一光柵尺11和第一讀數(shù)頭10。Y平臺包括第二底座3、第二直線導(dǎo) 軌、第二直線電機和第二反饋傳感器。第二直線導(dǎo)軌包括第二導(dǎo)軌5和第二滑塊6，第二直線電機包括第二定子13和第二動子14，第二反饋傳感器包括第二光柵尺16和第二讀數(shù)頭15。

第一底座1固定設(shè)置，其上安裝一副平行于X軸的第一直線導(dǎo)軌、第一定子9、第二定子13、第三定子19和第一讀數(shù)頭10，第一定子9和第三定子19對稱地安裝在第一直線導(dǎo)軌兩端。第二底座3安裝在第一滑塊4上，第一光柵尺11設(shè)置在第二底座3一側(cè)的邊緣，與第一讀數(shù)頭10相對。第一動子8和第三動子18分別安裝在第二底座3的兩端，對稱分布，共同驅(qū)動第二底座3在第一直線導(dǎo)軌上運動。第二底座3上安裝一幅平行于Y軸的第二直線導(dǎo)軌，第二直線導(dǎo)軌上安裝工作臺，工作臺上帶有負載。第二底座3上還設(shè)有第二讀數(shù)頭15，工作臺上設(shè)有第二光柵尺16，第二讀數(shù)頭15與第二光柵尺16相對，獲取第二光柵尺16上的刻度。第二動子14與工作臺連接，驅(qū)動工作臺在第二直線導(dǎo)軌上運動。

本實用新型中的第一直線電機、第一直線導(dǎo)軌和第三直線電機三者是成一直線安裝的，且與X軸方向平行。第二底座3由第一動子8和第三動子18共同同步且同方向驅(qū)動。這種對稱式驅(qū)動方式可以大大減少直線電機因為高速和高頻率往復(fù)運動所產(chǎn)生的熱量，通過對兩組直線電機進行精確控制，可以明顯提升二維運動平臺的速度及穩(wěn)定性。

優(yōu)選的，本實用新型還提供用于屏蔽定子磁場的磁屏蔽箱體，分別為第一磁屏蔽箱體7、第二磁屏蔽箱體12和第三磁屏蔽箱體17，第一磁屏蔽箱體7將第一定子9罩住，第二磁屏蔽箱體12將第二定子13罩住，第三磁屏蔽箱體17將第三定子19罩住，由于磁屏蔽箱體采用金屬材料制成，對磁感線有隔絕的作用，所以在磁屏蔽箱體的作用下，第一定子9、第二定子13和第三定子19所產(chǎn)生的磁力線被磁屏蔽箱體阻擋，直線電機的磁漏現(xiàn)象大大減少，直線電機的力矩大幅提升，有效提高直線電機的動子的移動速度。

為了確保直線電機在高速、高精度的移動條件下能夠平穩(wěn)、可靠地運行，本實用新型還包括用于給直線電機散熱的風(fēng)扇、排氣孔和氣管。風(fēng)扇設(shè)在磁屏蔽箱體上，對著定子內(nèi)的初級線圈繞組大面積吹風(fēng)，排氣孔則設(shè)置在磁屏蔽箱體的頂部，使電機內(nèi)的熱氣從排氣孔中迅速向上排走，而氣管設(shè)置在動子上，對動子上的局部次級線圈繞組進行吹風(fēng)，使其快速降溫。

Y平臺依靠X平臺的第一直線電機的第一動子8與第一定子9之間的電 磁力，以及第三直線電機的第三動子18與第三定子19的電磁力共同驅(qū)動運行，其運動方向與第一直線導(dǎo)軌平行。工作臺依靠Y平臺的第二直線電機的第二動子13與第二定子14之間的電磁力的驅(qū)動運行，其運動方向與第二直線導(dǎo)軌平行，負載置于工作臺上，由第二直線電機與第一直線電機共同驅(qū)動實現(xiàn)平面內(nèi)相互垂直的兩個方向的快速移動。

X平臺上的第一讀數(shù)頭10及與其相對應(yīng)的第一光柵尺11組成X平臺上的位置反饋傳感器，用以檢測Y平臺的第二底座3的位置信息。Y平臺上的第二讀數(shù)頭15及與其相對應(yīng)的第二光柵尺16組成Y平臺上的位置反饋傳感器，用以檢測工作臺的位置信息。X平臺上的位置反饋傳感器與Y平臺上的位置反饋傳感器所檢測到的位置信息輸入到控制系統(tǒng)中以實現(xiàn)精確的定位控制。

本實用新型的工作過程和原理是：第一直線電機和第三直線電機對稱地設(shè)置在第一直線導(dǎo)軌兩端，共同驅(qū)動第二底座3在與X軸方向平行的第一直線導(dǎo)軌上來回運動，第一反饋傳感器對第二底座3進行精確測量，實現(xiàn)第二底座3在X軸方向上的高精度控制；同樣的，第二直線電機驅(qū)動工作臺在與Y軸方向平行的第二直線導(dǎo)軌上往復(fù)運動，第二反饋傳感器對工作臺進行精確測量，實現(xiàn)工作臺在Y軸方向上的高精度控制。同時，直線電機的定子均設(shè)置在磁屏蔽箱體內(nèi)，有效屏蔽了定子產(chǎn)生的磁場，減少了電機磁漏所帶來的不利影響，提高直線電機的功率和力矩，從而大幅提升直線電機的反應(yīng)速度和移動速度。本實用新型提供的二維運動平臺結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，具有高速和高精度的優(yōu)點。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。