CN105171639B - 一种基于同步带的三自由度精密定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于同步带的三自由度精密定位装置，其中的两个铝槽相互平行地固定在安装底板上，两个铝槽上均设置第一同步带，每个铝槽固连第一导轨，第一导轨滑块上分别安装一套固定支架，固定支架的底部通过压条与第一同步带固定，两个固定支架顶端的凸台连线垂直于铝槽，两个固定支架之间架设横向套筒；第一步进电机通过齿轮驱动第一同步带运动；第二导轨和第二同步带平行安装于横向套筒内，横向套筒侧面设有开口，L型支架的底部由开口伸入套筒内部与第二导轨固连；第二步进电机直接驱动第二同步带运动；摇摆舵机固定在L型支架上，摇摆舵机的输出轴上安装摇杆，第三导轨沿着垂直方向固定在L型支架上，执行部件与第三导轨上的滑块连接，摇杆通过连杆机构连接到执行部件上。
Description
技术领域
本发明内容涉及一种三自由度精密定位装置，广泛应用于精密装配、精密加工、半导体技术、生物工程等相关技术领域。
背景技术
目前采用串联方式构建的精密定位平台，在运动传递过程中将产生误差累计效应，使末端的运动精度和定位精度降低；加之使用圆弧柔性铰链构建精密操作平台，由于受铰链变形量的限制，定位平台的运动范围受到限制。近年来，高精度的三自由度定位平台多采用上下两层平台，虽然定位精度高，但其加工复杂、平台的稳定性也不好。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于同步带的三自由度精密定位装置，结构简单、安装空间小、运动精度和定位精度高的三自由度精密定位装置。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：该装置由以下部件构成：齿轮、安装底板、压条、铝槽、第一导轨、2套固定支架、横向套筒、L型支架、上平台、第一步进电机、第二步进电机、摇摆舵机、执行部件、连杆结构、第一同步带、第二同步带、第二导轨和第三导轨。
所述第一导轨为双轨道导轨，所述铝槽为第一导轨的安装槽，铝槽有两个，分别对应第一导轨的两个轨道，所述固定支架为一个顶部有凸台的支架；所述横向套筒为一个横置的长方体筒状结构。
第二导轨和第三导轨均为单轨道导轨。
将两个铝槽相互平行地固定在安装底板上，每根铝槽侧边设置一个第一同步带，铝槽上固连一根第一导轨的轨道，第一导轨的每个轨道上均具有一个滑块，滑块上分别安装一套固定支架，固定支架的底部固连一个压条，压条与第一同步带固定一起，两个固定支架顶端的凸台沿第一导轨的方向的前端面处于同一平面，两个固定支架之间架设横向套筒，横向套筒的两端分别与两固定支架的顶部凸台固连；第一步进电机通过齿轮驱动一侧的第一同步带运动，另一侧的第一同步带以及固定支架通过横向套筒跟随运动。
第二导轨和第二同步带平行安装于横向套筒内，横向套筒面向第一导轨方向的一侧沿其横向开有的开口，L型支架的底部由所述开口伸入横向套筒内部与第二导轨上的滑块固连、且通过压条与第二同步带固连；采用第二步进电机直接驱动第二同步带运动；
摇摆舵机固定在L型支架上，摇摆舵机的输出轴上安装摇杆，第三导轨沿着垂直方向固定在L型支架上，执行部件与第三导轨上的滑块连接，摇杆通过连杆机构连接到执行部件上。
进一步地，设置摇摆舵机的摇摆角度为-60°～60°。
进一步地，该装置上还包括行程开关，第一导轨的方向与第二导轨方向的起始端分别设有行程开关，用于执行部件在x方向与y方向置零。
有益效果：
本装置通过分别控制三个方向电机或舵机，不仅可实现单自由度的精确定位，还可以完成复合运动，达到精确操作的目的。
附图说明
图1为本发明三自由度精密定位装置三视图，其中(a)为正视图、(b)为侧视图，(c)为俯视图。
图2为本发明三自由度精密定位装置三维模型图。
图3为本发明三自由度精密定位装置应用实例示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种基于同步带的三自由度精密定位装置，如图1所示，由以下部件构成：齿轮1、安装底板2、压条3、铝槽4、第一导轨5、2套固定支架6、横向套筒7、L型支架8、上平台9、第一步进电机、第二步进电机、摇摆舵机11、执行部件13、连杆结构、第一同步带、第二同步带、第二导轨16和第三导轨17。
第一导轨5为双轨道导轨，铝槽4为第一导轨5的安装槽，铝槽4有两个，分别对应第一导轨5的两个轨道，固定支架6为一个顶部有凸台的支架；横向套筒7为一个横置的长方体筒状结构；第二导轨16和第三导轨17均为单轨道导轨。
将两个铝槽4相互平行地固定在安装底板2上，每根铝槽4侧边设置一个第一同步带，铝槽4上固连一根平行第一导轨5，每个第一导轨的滑块上分别安装一套固定支架6，固定支架6的底部固连一个压条3，压条3与第一同步带固定一起，两个固定支架6顶端的凸台沿第一导轨方向的前端面处于同一平面，两个固定支架6之间架设横向套筒7，横向套筒7的两端分别与两固定支架6的顶部凸块固连；第一步进电机通过齿轮部件1驱动一侧的第一同步带运动，另一侧的第一同步带以及固定支架6通过横向套筒7跟随运动。通过控制第一步进电机的转速与方向便可实现横向套筒7在x方向的精确定位。
第二导轨16和第二同步带平行安装于横向套筒7内，横向套筒7面向x方向的一侧沿其横向开有的开口，L型支架8的底部由开口伸入横向套筒7内部与第二导轨上的滑块固连、且通过压条3与第二同步带固连；采用第二步进电机直接驱动第二同步带运动。通过控制第二步进电机的转速与方向便可实现L型支架8在第二导轨方向的精确定位。
在z方向上：摇摆舵机11固定在L型支架8上，摇摆舵机11的输出轴上安装摇杆，第三导轨17沿着垂直方向固定在L型支架8上，执行部件13与第三导轨上的滑块连接，摇杆通过连杆机构连接到执行部件13上。通过连杆机构将摇杆的摆动转化成执行部件13沿着导轨在垂直方向上移动，控制摇摆舵机的转速与方向便可实现执行部件13在垂直方向的精确定位。
本实施例中，设置摇摆舵机11的摇摆角度为-60°～60°。
该装置上还包括行程开关12，第一导轨方向与第二导轨方向的起始端分别设有行程开关12，用于执行部件13在第一导轨方向与第二导轨方向置零。
通过分别控制三个方向电机或舵机，不仅可实现单自由度的精确定位，还可以完成复合运动，达到精确操作的目的。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于同步带的三自由度精密定位装置，其特征在于，由以下部件构成：齿轮(1)、安装底板(2)、压条(3)、铝槽(4)、第一导轨(5)、2套固定支架(6)、横向套筒(7)、L型支架(8)、上平台(9)、第一步进电机、第二步进电机、摇摆舵机(11)、执行部件(13)、连杆结构、第一同步带、第二同步带、第二导轨(16)和第三导轨(17)；
所述第一导轨(5)为双轨道导轨，所述铝槽(4)为第一导轨(5)的安装槽，铝槽(4)有两个，分别对应第一导轨(5)的两个轨道，所述固定支架(6)为一个顶部有凸台的支架；所述横向套筒(7)为一个横置的长方体筒状结构；
第二导轨(16)和第三导轨(17)均为单轨道导轨；
将两个铝槽(4)相互平行地固定在安装底板(2)上，每根铝槽(4)侧边设置一个第一同步带，铝槽(4)上固连一根第一导轨(5)的轨道，第一导轨(5)的每个轨道上均具有一个滑块，滑块上分别安装一套固定支架(6)，固定支架(6)的底部固连一个压条(3)，压条(3)与第一同步带固定一起，两个固定支架(6)顶端的凸台沿第一导轨(5)的方向的前端面处于同一平面，两个固定支架(6)之间架设横向套筒(7)，横向套筒(7)的两端分别与两固定支架(6)的顶部凸台固连；第一步进电机通过齿轮(1)驱动一侧的第一同步带运动，另一侧的第一同步带以及固定支架(6)通过横向套筒(7)跟随运动；
第二导轨(16)和第二同步带平行安装于横向套筒(7)内，横向套筒(7)面向第一导轨方向的一侧沿其横向开有的开口，L型支架(8)的底部由所述开口伸入横向套筒(7)内部与第二导轨上的滑块固连、且通过压条(3)与第二同步带固连；采用第二步进电机直接驱动第二同步带运动；
摇摆舵机(11)固定在L型支架(8)上，摇摆舵机(11)的输出轴上安装摇杆，第三导轨(17)沿着垂直方向固定在L型支架(8)上，执行部件(13)与第三导轨上的滑块连接，摇杆通过连杆机构连接到执行部件(13)上。
2.如权利要求1所述的一种基于同步带的三自由度精密定位装置，其特征在于，设置摇摆舵机(11)的摇摆角度为-60°～60°。
3.如权利要求1所述的一种基于同步带的三自由度精密定位装置，其特征在于，该装置上还包括行程开关(12)，第一导轨(5)的方向与第二导轨(16)方向的起始端分别设有行程开关(12)，用于执行部件(13)在x方向与y方向置零。
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