机位移的定位，一般采用编码器检测以及脉冲步进的定位方法。脉冲步进将直线电机的位移量划分为多个微小的位移单元，每个位移单元通过一个脉冲来控制。这种设计存在两个较大的问题:其一，脉冲信号有一定的丢失率，因而位移量容易产生误差；其二，位移的定位是发生在控制环节，直线电机自身的精度也有可能对实际的位移量有影响，例如直线电机的每个位移单元由于误差而大于或小于所设计的标准值，由此造成累积误差。那么此时位移定位装置500所确定出来的位移量则变成一个空谈的理论值，在精度要求极高的场合变得毫无意义。
[0042]而本实用新型相对于现有技术最大的区别在于:采用光学和电学相结合的原理对直线电机进行高精度位移定位，定位的精度仅取决于光敏元件3和电荷检测元件4的分辨率。而且定位并不是发生在控制环节，而是实地进行测量，因此直线电机自身的制造精度对定位精度没有影响。从理论上说，这种位移定位原理能将精度提高到电荷微粒层面。
[0043]壳体I和封盖2主要起保护作用，并使整个定位装置一体化。使用时由于动平台300与激光发射器5相连，使激光发射器5能够与动平台300同步位移。充电元件则用于对光敏元件3及电荷检测元件4充电，使其表面带有电荷。当动平台300带动激光发射器5进行位移时，激光发射器5会对光敏元件3进行扫描，从而产生光敏电信号，被处理器采集并进行计算，从而进行位移定位。
[0044]请参阅图3，作为优选，所述光敏元件3包括光敏电阻层7、绝缘层8和导电玻璃6 ；导电玻璃6呈长条形，位于光敏元件3的正面；绝缘层8设于光敏元件3的背面；光敏电阻层7设于导电玻璃6与绝缘层8之间，且光敏电阻层7与充电元件电连接。
[0045]作为优选，所述电荷检测元件4包括长形导体9和连接电极；长形导体9呈长条形，且紧贴于绝缘层8设置，长形导体9与充电元件电连接；连接电极分别与长形导体9及导电玻璃6电连接，同时，连接电极与处理器连接。
[0046]导电玻璃6既是导体，同时也是透光材料。光敏电阻层7的电阻率会随着光照而发生改变，作为优选，所述光敏电阻层7为均匀的砸填充层。使用时，首先由充电元件对光敏元件3的光敏电阻层7和电荷检测元件4的长形导体9进行充电，分别使光敏电阻层7及长形导体9的表面带有电荷。此时相对设置的长形导体9及光敏电阻层7共同组成一个电容，两者之间形成一定的电势差。当激光发射器5发生位移时，激光会对光敏电阻层7进行扫描。光敏电阻层7被激光扫描过的部分由于电阻率降低而导通，从而使光敏电阻层7进行了放电，光敏电阻层7与长形导体9、连接电极组成一个回路，当连接电极有电荷流过时处理器会采集到电信号并进行计算，从而得出激光扫描的位移量。
[0047]作为优选，所述封盖2与壳体I之间还设有密封垫。密封垫主要的作用是保障壳体I与封盖2不会产生缝隙而漏光，从而对光敏元件3构成影响。另一方面也避免了外界潮湿气体进入，进而影响内部的正常工作环境。
[0048]作为优选，所述壳体I呈长方形，壳体I的底面沿轴向开设有滑动槽；激光发射器5通过滑动槽与壳体I轴向滑动连接。然而，滑动槽也相应产生了漏光的缝隙。为了克服此问题，作为优选，所述滑动槽上设有用于防尘及遮光的胶片。胶片由于自身的柔性，并不会妨碍到激光发射器5在滑动槽内进行滑动，同时能有效阻隔外界的光线及灰尘、水气进入到壳体I的内部。
[0049]本实用新型具体运作流程为:
[0050]动平台300带动激光发射器5同步位移，伺服系统可对电机进行控制，预先设定需要位移的距离，指令被直线电机执行后，通过上述的原理由处理器采集并计算出动平台300的位移量，并反馈到伺服系统中。由此，伺服系统与位移定位装置500之间组成一个双向通讯的闭环系统，伺服系统负责给出控制指令，位移定位装置500则可进行反馈。
[0051]本实用新型所提供的一种高精度直线电机，其位移定位装置500通过光学和电学的方式实现高精度位移定位。而且本实用新型的直线电机应用性能与一般直线电机无异，应用面广。并且定位的工作原理相当于位移量的实地高精度测量，位移定位装置500与伺服系统形成一个闭环系统，直线电机自身制造精度对定位精度的影响较小，误差容易控制。
[0052]以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种高精度直线电机，其特征在于:包括定子轨道、永磁体、动平台、直线导轨、电连接元件、伺服系统和位移定位装置；永磁体沿轴向均匀排布于定子轨道上；动平台通过直线导轨与定子轨道在轴向上滑动连接，动平台的底部沿轴向均匀排列设有绕组，动平台的绕组正对于永磁体的上方；电连接元件与动平台上的绕组电连接；位移定位装置安装于定子轨道上且与动平台连接；位移定位装置与伺服系统电连接。
2.根据权利要求1所述的高精度直线电机，其特征在于:所述位移定位装置包括壳体、封盖、光敏元件、电荷检测元件、处理器、充电元件和激光发射器；壳体呈顶部开放的长方形，壳体固定安装于定子轨道上；光敏元件呈长条形，光敏元件沿轴向设于壳体的内部，光敏元件朝向激光发射器的一面为正面；电荷检测元件呈长条形且紧贴于光敏元件的背面设置；充电元件设于壳体内部且与光敏元件及电荷检测元件电连接；激光发射器可轴向滑动地设于壳体内部，激光发射器朝光敏元件的正面设置，激光发射器与动平台固定连接；封盖盖设于壳体上；处理器与电荷检测元件连接。
3.根据权利要求2所述的高精度直线电机，其特征在于:所述光敏元件包括光敏电阻层、绝缘层和导电玻璃；导电玻璃呈长条形，位于光敏元件的正面；绝缘层设于光敏元件的背面；光敏电阻层设于导电玻璃与绝缘层之间，且光敏电阻层与充电元件电连接。
4.根据权利要求3所述的高精度直线电机，其特征在于:所述光敏电阻层为均匀的砸填充层。
5.根据权利要求3所述的高精度直线电机，其特征在于:所述电荷检测元件包括长形导体和连接电极；长形导体呈长条形，且紧贴于绝缘层设置，长形导体与充电元件电连接；连接电极分别与长形导体及导电玻璃电连接，同时，连接电极与处理器连接。
6.根据权利要求2所述的高精度直线电机，其特征在于:所述封盖与壳体之间设有密封垫。
7.根据权利要求2所述的高精度直线电机，其特征在于:所述壳体呈长方形，壳体的底面沿轴向开设有滑动槽；激光发射器通过滑动槽与壳体轴向滑动连接。
8.根据权利要求7所述的高精度直线电机，其特征在于:所述滑动槽上设有用于防尘及遮光的胶片。
【专利摘要】本实用新型提供了一种高精度直线电机，包括定子轨道、永磁体、动平台、直线导轨、电连接元件、伺服系统和位移定位装置；永磁体沿轴向均匀排布于定子轨道上；动平台通过直线导轨与定子轨道在轴向上滑动连接，动平台的底部沿轴向均匀排列设有绕组，动平台的绕组正对于永磁体的上方；电连接元件与动平台上的绕组电连接；位移定位装置安装于定子轨道上且与动平台连接；位移定位装置与伺服系统电连接。本实用新型能实现高精度位移定位。
【IPC分类】H02K11-00, H02K41-02
【公开号】CN204578335
【申请号】CN201520282623
【发明人】陈超
【申请人】陈超
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月4日