專利名稱：一種適用于薄壁管材激光微加工的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄壁管材激光微加工技術(shù)，尤其涉及激光微加工設(shè)備的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)伺服電機(jī)加滾珠絲桿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其傳動(dòng)鏈從作為動(dòng)力源的伺服電機(jī)到工作部件要經(jīng)過(guò)齒輪、蝸輪副、皮帶、絲杠副、聯(lián)軸器等多個(gè)中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，在這些環(huán)節(jié)中產(chǎn)生了較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、彈性變形、反向間隙、運(yùn)動(dòng)滯后、摩擦、振動(dòng)、噪聲及磨損等。由于受機(jī)械傳動(dòng)中慣量、剛度、磨損等因素的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)所需的高運(yùn)動(dòng)速度及精度。因此，在本領(lǐng)域中需要一種在薄壁管材激光加工中將管材的高精度運(yùn)動(dòng)和材料處理集于一體的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置。這對(duì)于降低加工成本、提高加工效率具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決傳統(tǒng)伺服旋轉(zhuǎn)電機(jī)加滾珠絲桿結(jié)構(gòu)存在的剛性不足、摩擦力大、存在空回及死區(qū)等問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置。該裝置包括:直線軸，包括直線電機(jī)、直線導(dǎo)軌、滑塊和直線軸動(dòng)板，其中直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑塊沿直線導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與滑塊固定連接的直線軸動(dòng)板直線運(yùn)動(dòng)；具有中空結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，被固定安裝在直線軸動(dòng)板上，旋轉(zhuǎn)軸夾持管材并利用直驅(qū)電機(jī)帶動(dòng)管材旋轉(zhuǎn)；以及用于感測(cè)滑塊位置的反饋傳感器，包括固定在直線導(dǎo)軌側(cè)面的封閉式光柵尺和相應(yīng)的光柵尺讀數(shù)頭，其中直線軸還包括光電限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)超過(guò)預(yù)定位置時(shí)，光電限位開(kāi)關(guān)開(kāi)啟使得滑塊不再繼續(xù)前進(jìn)。本發(fā)明所提供的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置的運(yùn)動(dòng)速度更快、精度更高、密封特性好，且其核心部件可終身使用，運(yùn)行維護(hù)成本較低。另外，本發(fā)明的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置具有將高精度運(yùn)動(dòng)和材料處理集于一體的模塊化設(shè)計(jì)，可移植性強(qiáng)。而且，該裝置在結(jié)構(gòu)上更加緊湊，增加了設(shè)備的重復(fù)利用率，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直線軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記:1.軟管架，2.管材保護(hù)軟管，3.氣動(dòng)系統(tǒng)，4.管材，5.旋轉(zhuǎn)軸，6.直線軸，7.工作平臺(tái)，
8.機(jī)械硬限位塊，9.導(dǎo)軌，10.側(cè)板，11.直線電機(jī)轉(zhuǎn)子，12.光柵尺，13.讀數(shù)頭，14.滑塊，15.直線電機(jī)定子，16.光電限位開(kāi)關(guān)
具體實(shí)施例方式以下將討論本發(fā)明的各個(gè)較佳實(shí)施例。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，此處的詳細(xì)說(shuō)明并不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明還可通過(guò)以下各實(shí)施例的變型或其它等同方式得以實(shí)現(xiàn)。圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可包括:旋轉(zhuǎn)軸、直線軸以及反饋傳感器等。旋轉(zhuǎn)軸被固定安裝在直線軸的動(dòng)板上。旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，以使整根管材可以穿過(guò)。具體地，管材從旋轉(zhuǎn)軸左端插入旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部，并從旋轉(zhuǎn)軸管材夾持系統(tǒng)的彈性?shī)A頭穿出。在一個(gè)示例中，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部的氣動(dòng)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊和松開(kāi)管材的功能。旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部可設(shè)置有高性能免維護(hù)的直驅(qū)電機(jī)。由于電機(jī)采取直接驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，可省略減速齒輪等，所以能夠達(dá)到旋轉(zhuǎn)軸的高加速度及高精度。直驅(qū)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)管材旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置還可包括管材保護(hù)軟管，用于在自動(dòng)進(jìn)料時(shí)保護(hù)管材。管材安裝軟管安裝在軟管架上，軟管架可通過(guò)例如螺釘固定在直線軸的動(dòng)板上。圖2示出直線軸的一個(gè)示例。根據(jù)需要，直線軸可以包括選自下組中的合適部件:機(jī)械硬限位塊、導(dǎo)軌、側(cè)板、直線電機(jī)、光柵尺、光柵尺讀數(shù)頭、滑塊、光電限位開(kāi)關(guān)、直線軸動(dòng)板等。由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑塊，使滑塊沿著直線導(dǎo)軌直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與滑塊固定連接的直線軸動(dòng)板實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。由于直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)省去了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可以實(shí)現(xiàn)聞的加速度和聞精度，并且可以減少磨損、噪首等。本發(fā)明的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置還包括反饋滑塊運(yùn)動(dòng)位置的反饋傳感器，包括固定在直線導(dǎo)軌側(cè)面的封閉式光柵尺及相應(yīng)的光柵尺讀數(shù)頭。在一個(gè)示例中，可采用高分辨率光柵尺和高精度編碼器位置反饋實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。此外，本發(fā)明的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置還可包括光電限位開(kāi)關(guān)，該光電限位開(kāi)關(guān)是常閉型的。當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)超過(guò)預(yù)定位置時(shí)，光電限位開(kāi)關(guān)開(kāi)啟使得滑塊不再繼續(xù)前進(jìn)。在一個(gè)示例中，還可在每一個(gè)電子限位開(kāi)關(guān)略后的位置上設(shè)置一個(gè)機(jī)械硬限位，以便阻止平臺(tái)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的另一個(gè)示例中，可在直線軸動(dòng)板的兩側(cè)設(shè)置側(cè)板。側(cè)板能夠有效屏蔽運(yùn)動(dòng)平臺(tái)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而大幅度降低電機(jī)漏磁對(duì)加工工件的影響。此外，由于支架激光切割機(jī)會(huì)使用到濕切加工工藝，因此可將直線軸和旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置為防水密封結(jié)構(gòu)，以防止水霧等進(jìn)入其內(nèi)部。優(yōu)選地，可對(duì)兩者進(jìn)行配置使其防水密封等級(jí)達(dá)到IP65以上。該二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置不僅可以應(yīng)用于管材激光切割機(jī)中，而且還可以應(yīng)用于管材產(chǎn)品的測(cè)量設(shè)備中。與由旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相比，本發(fā)明所提供的這種平臺(tái)具有更高的運(yùn)行速度及精度。
權(quán)利要求
1.一種二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置，包括: 直線軸，包括直線電機(jī)、直線導(dǎo)軌、滑塊和直線軸動(dòng)板，其中直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑塊沿直線導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與滑塊固定連接的直線軸動(dòng)板直線運(yùn)動(dòng)； 具有中空結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，被固定安裝在直線軸動(dòng)板上，旋轉(zhuǎn)軸夾持管材并利用直驅(qū)電機(jī)帶動(dòng)管材旋轉(zhuǎn)；以及 用于感測(cè)滑塊位置的反饋傳感器，包括固定在直線導(dǎo)軌側(cè)面的封閉式光柵尺和相應(yīng)的光柵尺讀數(shù)頭， 其中直線軸還包括光電限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)超過(guò)預(yù)定位置時(shí)，光電限位開(kāi)關(guān)開(kāi)啟使得滑塊不再繼續(xù)前進(jìn)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在光電限位開(kāi)關(guān)后面的位置上安裝有機(jī)械硬限位。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，直線軸和旋轉(zhuǎn)軸均為防水密封結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在直線軸動(dòng)板的兩側(cè)安裝有側(cè)板，用以屏蔽運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于薄壁管材激光微加工的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置。該裝置包括直線軸，包括直線電機(jī)、直線導(dǎo)軌、滑塊和直線軸動(dòng)板，其中直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑塊沿直線導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與滑塊固定連接的直線軸動(dòng)板直線運(yùn)動(dòng)；具有中空結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，被固定安裝在直線軸動(dòng)板上，旋轉(zhuǎn)軸夾持管材并利用直驅(qū)電機(jī)帶動(dòng)管材旋轉(zhuǎn)；以及用于感測(cè)滑塊位置的反饋傳感器，包括固定在直線導(dǎo)軌側(cè)面的封閉式光柵尺和相應(yīng)的光柵尺讀數(shù)頭，其中直線軸還包括光電限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)超過(guò)預(yù)定位置時(shí)，光電限位開(kāi)關(guān)開(kāi)啟使得滑塊不再繼續(xù)前進(jìn)。
文檔編號(hào)B23K26/08GK103212799SQ20121001572
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者魏志凌, 寧軍, 夏發(fā)平, 馬秀云 申請(qǐng)人:昆山思拓機(jī)器有限公司