一种用于凹印激光雕刻机的传动系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光雕刻技术领域，尤其是涉及一种用于凹印激光雕刻机的传动系统。
【背景技术】
[0002]激光雕刻与传统雕刻设备及手工雕刻最大的不同就是可雕刻分辨率范围大，精度高等特点。目前激光雕刻头驱动方式为滚珠丝杠，当雕刻较高分辨率图样时，激光雕刻头水平运动速度很低，要求有较高的匀速性，稳定性。由于雕刻过程中激光雕刻头行走速度特别慢，伺服电机旋转速度甚至达到0.5转/分钟，而且要求较高的运动平稳性，滚珠丝杠的精度等级要求很高，当需要激光雕刻头运行较长距离时，滚珠丝杠也要求做的特别长，这将非常难实现。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、定位精度高、反应速度快、灵敏度高、随动性好、安全可靠、寿命长、运动噪声低的用于凹印激光雕刻机的传动系统。
[0004]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]—种用于凹印激光雕刻机的传动系统，包括激光雕刻头、直线电机和位移检测装置，所述的激光雕刻头位于负载平台上，负载平台与基座的线性导轨滑动连接；所述的直线电机包括动子和定子，所述的定子固定在基座上，与线性导轨呈平行设置，所述的动子安装在负载平台上，与定子相对，二者之间保持一定的间隙；所述的位移检测装置包括光栅尺和读数头，所述的光栅尺固定在基座上，与线性导轨平行设置，所述的读数头安装在负载平台上，与光栅尺相对。
[0006]所述的定子的长度根据激光雕刻头运行的距离设置。
[0007]所述的线性导轨为两条互相平行的导轨。
[0008]所述的定子和光栅尺位于两条平行的导轨之间。
[0009]所述的动子和读数头位于负载平台的底部。
[0010]直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。
[0011]由定子演变而来的一侧称为初级，由动子演变而来的一侧称为次级。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。考虑到制造成本、运行费用，目前一般均采用短初级长次级，即短动子长定子。
[0012]直线电动机的工作原理与旋转电动机相似。以直线感应电动机为例:当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。
[0013]激光雕刻头的行走是通过动子直接连接实现的，精确控制给动子的脉冲数量，使动子和定子之间产生推力而动子开始运动，在运动过程中光栅尺读数头与光栅尺产生位移量，光栅尺读数头把激光雕刻头的运动状态实时反馈给控制系统，从而实现全闭环的运动控制。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0015](I)直线电机的定子是一段一段排列续长的，所以在需要激光雕刻头运行较长距离时是很好实现的。
[0016](2)直线电机结构紧凑、功率损耗小、快移速度高、加速度高、高速度:直线电机通过直接驱动负载的方式，可以实现从高速到低速等不同范围的高精度位置定位控制。直线电机的动子和定子之间无直接接触，定子及动子均为刚性部件，从而保证直线电机运动的静音性以及整体机构核心运动部件的高刚性。直线电机的行程可通过拼接定子来实现行程的无限制，同时也可以通过在同一个定子上配置多个动子来实现同一个轴向的多个独立运动控制。直线电机驱动的机构可以通过增强机构以及反馈元件的刚性以及精度，辅之以恒温控制等措施来实现超精密运动控制。
[0017](3)结构简单:由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降。
[0018](4)定位精度高:在雕刻过程中需要直线运动的地方，直线电机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度高，如采用微机控制，则还可以大大地提高整个系统的定位精度。
[0019](5)反应速度快、灵敏度高，随动性好:直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的空气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性。
[0020](6)工作安全可靠、寿命长:直线电机可以实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，因此故障少，免维修。
[0021](7)运动噪声低:直线电机驱动方式与旋转电机驱动方式的最大区别是，取消了从电动机到工作台之间的一切机械中间传动环节，实现了“零传动”，避免了丝杠传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚性不足缺点，使雕刻机的性能大大提高。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的结构示意图；
[0023]图2为定子和动子的结构示意图。
[0024]图中，I为动子，2为定子，3为光栅尺，4为读数头，5为激光雕刻头，6为负载平台，7为基座。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0026]实施例:
[0027]—种用于凹印激光雕刻机的传动系统，其结构如图1所示，包括激光雕刻头5、直线电机和位移检测装置。激光雕刻头5位于负载平台6上，负载平台6与基座7的两条线性导轨滑动连接。直线电机的包括动子I和定子2，如图2所示，定子2固定在基座7的两条平行的导轨之间，与线性导轨呈平行设置，定子2的长度根据激光雕刻头5运行的距离设置；动子I安装在负载平台6的底部，与定子2相对，二者之间保持一定的间隙。位移检测装置包括光栅尺3和读数头4，光栅尺3固定在基座7的两条平行的导轨之间，与线性导轨平行设置；读数头4安装在负载平台6的底部，与光栅尺3相对。
[0028]本实施例中，直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。
[0029]由定子2演变而来的一侧称为初级，由动子I演变而来的一侧称为次级。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。考虑到制造成本、运行费用，目前一般均采用短初级长次级，即短动子长定子。
[0030]直线电动机的工作原理与旋转电动机相似。以直线感应电动机为例:当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。
[0031]激光雕刻头的行走是通过动子I直接连接实现的，精确控制给动子I的脉冲数量，使动子I和定子2之间产生推力而动子I开始运动，在运动过程中光栅尺读数头与光栅尺产生位移量，光栅尺读数头把激光雕刻头的运动状态实时反馈给控制系统，从而实现全闭环的运动控制。
【主权项】
1.一种用于凹印激光雕刻机的传动系统，其特征在于，包括激光雕刻头(5)、直线电机和位移检测装置，所述的激光雕刻头(5)位于负载平台(6)上，负载平台(6)与基座(7)的线性导轨滑动连接；所述的直线电机包括动子(I)和定子(2)，所述的定子(2)固定在基座(7)上，与线性导轨呈平行设置，所述的动子(I)安装在负载平台(6)上，与定子(2)相对，二者之间设有间隙；所述的位移检测装置包括光栅尺(3)和读数头(4)，所述的光栅尺(3)固定在基座(7)上，与线性导轨平行设置，所述的读数头(4)安装在负载平台(6)上，与光栅尺(3)相对。2.根据权利要求1所述的一种用于凹印激光雕刻机的传动系统，其特征在于，所述的定子(2)的长度根据激光雕刻头(5)运行的距离设置。3.根据权利要求1所述的一种用于凹印激光雕刻机的传动系统，其特征在于，所述的线性导轨为两条互相平行的导轨。4.根据权利要求1所述的一种用于凹印激光雕刻机的传动系统，其特征在于，所述的定子(2 )和光栅尺(3 )位于两条平行的导轨之间。5.根据权利要求1所述的一种用于凹印激光雕刻机的传动系统，其特征在于，所述的动子(I)和读数头(4)位于负载平台(6)的底部。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于凹印激光雕刻机的传动系统，包括激光雕刻头(5)、直线电机和位移检测装置，激光雕刻头(5)位于负载平台(6)上，负载平台(6)与基座(7)的线性导轨滑动连接；所述的直线电机包括动子(1)和定子(2)，定子(2)固定在基座(7)上，与线性导轨呈平行设置，动子(1)安装在负载平台(6)上，与定子(2)相对，二者之间保持一定的间隙；位移检测装置包括光栅尺(3)和读数头(4)。与现有技术相比，本实用新型具有结构简单、定位精度高、反应速度快、灵敏度高、随动性好、安全可靠、寿命长、运动噪声低等优点。
【IPC分类】B23K26/362, B23K26/08
【公开号】CN204934859
【申请号】CN201520521830
【发明人】刘志博
【申请人】山西运城制版集团（上海）企业发展有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年7月17日