CN110253307B - 高载荷抗冲击三维精密运动平台 - Google Patents

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Abstract

一种高载荷抗冲击三维精密运动平台，包括：X轴位移平台、Y轴位移平台、Z轴升降平台和运动控制装置，其中：X轴位移平台和Y轴位移平台相连，Y轴位移平台与Z轴升降平台相连，运动控制装置分别与X轴位移平台、Y轴位移平台和Z轴位移平台相连并传输与位移路径参数对应的油压以实现三轴联动完成对应路径作业。本发明选用液压马达和滑轨丝杆结合的结构使运动平台兼顾高载荷和高速度。液压马达的体积小且转矩大，能够在高载荷的情况下，拥有较高的转速且灵敏度高。使用液压伺服控制器驱动，能够让位移精度达到0.01mm，实现高精度控制。

Description

高载荷抗冲击三维精密运动平台
技术领域
本发明涉及的是一种冶金领域的技术，具体是一种高载荷抗冲击三维精密运动平台。
背景技术
液态金属3D成型技术通过计算机建模，将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，从而指导三维平台运动并逐层打印。因此，高载荷抗冲击的精密三维运动平台是实现液态金属3D成型技术的核心装置之一。高载荷要求平台的载重达到吨级，抗冲击要求平台在高载荷、高加速度下(大于200mm/s2)仍保持良好的运动平稳性。此外，平台还需要具有加热和冷却功能。
现有的运动平台大都以传统的旋转电机和滚珠丝杆运动系统作为基础设计，这种设计的缺点在于：载荷达不到吨级的载重要求；为了解决高负载的问题，往往通过减速器来降低电机的扭矩需求，然而运动速度也随之降低了，无法兼顾高载荷和高速度。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种高载荷抗冲击三维精密运动平台，选用液压马达和滑轨丝杆结合的结构，能够兼顾高载荷和高速度，且使用液压伺服控制器驱动时，位移精度能够达到0.01mm。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：X轴位移平台、Y轴位移平台、Z轴升降平台和运动控制装置，其中：X轴位移平台和Y轴位移平台相连，Y轴位移平台与Z轴升降平台相连，运动控制装置分别与X轴位移平台、Y轴位移平台和Z轴位移平台相连并传输与位移路径参数对应的油压以实现三轴联动完成对应路径作业。
所述的X轴位移平台和Y轴位移平台均包括：设置于安装板上的液压马达、丝杆、至少两个滑块和两个滑轨，其中：液压马达与丝杆通过联轴器连接，两个滑轨设置于安装板的上表面并以丝杆为中心线对称，滑块设置于滑轨上。
所述的丝杆上设有直线轴承座且丝杆的两端各设有一组用于承受径向力和润滑作用的轴承。
所述的Z轴升降平台包括：设置于安装支架上的双向液压缸和至少两根导柱，其中：双向液压缸位于安装支架的中心，导柱设置于安装支架的两侧。
所述的运动控制装置包括：相互连接的PLC运动控制器和液压伺服控制器，其中：PLC运动控制器根据路径输出对应参数至液压伺服控制器，液压伺服控制器通过油管分别与液压马达和双向液压缸相连并输出对应的油压。
技术效果
与现有技术相比，本发明选用液压马达和滑轨丝杆结合的结构使运动平台兼顾高载荷和高速度。液压马达的体积小且转矩大，能够在高载荷的情况下，拥有较高的转速且灵敏度高。使用液压伺服控制器驱动，能够让位移精度达到0.01mm，实现高精度控制。
附图说明
图1为X轴位移平台、Y轴位移平台和Z轴升降平台的结构示意图；
图2为X轴位移平台和Z轴升降平台的结构示意图；
图3为Y轴位移平台的结构示意图；
图4为运动控制装置的结构示意图；
图中：X轴位移平台1、Y轴位移平台2、Z轴升降平台3、运动控制装置4、温控平台5、第一液压马达11、第一联轴器12、第一轴承13、第一丝杠14、第一直线轴承座15、第一安装板16、第一滑轨17、第一滑块18、第一连接块19、连接板110、第二液压马达21、第二联轴器22、第二轴承23、第二丝杠24、第二直线轴承座25、第二安装板26、第二滑轨27、第二滑块28、第二连接块29、安装支架31、双向液压缸32、导柱33、第三连接块34、导向轴套35、PLC运动控制器41、液压伺服控制器42、油管43。
具体实施方式
如图1和图4所示，本实施例包括：X轴位移平台1、Y轴位移平台2、Z轴升降平台3和运动控制装置4，其中：X轴位移平台1和Y轴位移平台2相连，Y轴位移平台1与Z轴升降平台3相连，运动控制装置4分别与X轴位移平台1、Y轴位移平台2和Z轴位移平台3相连并传输位移路径信息。
如图2所示，所述的X轴位移平台1包括：第一安装板16、两个第一滑轨17、四个第一滑块18、四个第一连接块19、第一丝杠14、第一直线轴承座15、两个第一轴承13、第一联轴器12、第一液压马达11和连接板110，其中：第一液压马达11设置在第一安装板16的侧面，第一液压马达11通过第一联轴器12与第一丝杠14相连，两个第一轴承13分别固定于第一丝杠14的两端轴肩并设置在第一安装板16的前后两侧以承受径向力和起润滑的作用，第一直线轴承座15设置于第一丝杠14上，两个第一滑轨17分别设置于第一安装板16的上表面并以第一丝杠14为中心线左右对称，四个第一连接块19两个一组和四个第一滑块18两个一组依次分别设置于一个第一滑轨17上以保证平稳运动，第一连接块19和第一直线轴承座15均与连接板110相连。
如图1所示，所述的X轴位移平台1的连接板110通过第一连接块19和第一直线轴承座15与温控平台5相连。
所述的温控平台5用于液态金属3D打印成型技术中液态金属的温度控制，在打印开始前需要预热到一定温度，使得液态金属不会极速冷却，之后开始加强冷却效果，让金属成型，并以一个确定的温降曲线降温。
如图3所示，所述的Y轴位移平台2包括：第二安装板26、两个第二滑轨27、四个第二滑块28、四个第二连接块29、第二丝杠24、第二直线轴承座25、两个第二轴承23、第二联轴器22和第二液压马达21，其中：第二液压马达21设置在第二安装板26的侧面，第二液压马达21通过第二联轴器22与第二丝杠24相连，两个第二轴承23分别固定于第二丝杠24的两端轴肩并设置在第二安装板26的左右两侧以承受径向力和起润滑的作用，第二直线轴承座25设置于第二丝杠24上，两个第二滑轨27分别设置于第二安装板26的上表面并以第二丝杠24为中心线前后对称，四个第二连接块29两个一组和四个第二滑块28两个一组依次分别设置于一个第二滑轨27上以保证平稳运动。
如图2所示，所述的Z轴升降平台3包括：安装支架31、双向液压缸32、四根导柱33、第三连接块34和四个导向轴套35，其中：双向液压缸32位于安装支架31的中心且顶部通过第三连接块34与Y轴位移平台的第二安装板26相连，四根导柱33两根一组分别设置于安装支架31的左右两侧，四个导向轴套35分别设置于四根导柱33上。
如图4所示，所述的运动控制装置4包括：相互连接的PLC运动控制器41和液压伺服控制器42，其中：PLC运动控制器41根据路径输出对应参数至液压伺服控制器42，液压伺服控制器42通过油管43分别与第一液压马达11、第二液压马达21和双向液压缸32相连并输出对应的油压。
上述装置通过以下方式工作：首先打开温控平台5，待其预热到预设温度，将设计好的运动路径输入至PLC运动控制器41中，PLC运动控制器41根据路径输出对应参数至液压伺服控制器42，液压伺服控制器42将对应的油压输出至对应的第一液压马达11、第二液压马达21和双向液压缸32，液压马达11和21旋转并带动丝杆14和24旋转，丝杆14和24带动直线轴承座15和25做位移移动，双向液压缸32受到油压驱动后直接进行升降运动，三轴联动共同实现对应路径作业。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (2)

1.一种高载荷抗冲击三维精密运动平台，其特征在于，包括：X轴位移平台、Y轴位移平台、Z轴升降平台和运动控制装置，其中：X轴位移平台和Y轴位移平台相连，Y轴位移平台与Z轴升降平台相连，运动控制装置分别与X轴位移平台、Y轴位移平台和Z轴位移平台相连并传输与位移路径参数对应的油压以实现三轴联动完成对应路径作业；
所述的运动控制装置包括：相互连接的PLC运动控制器和液压伺服控制器，其中：PLC运动控制器根据路径输出对应参数至液压伺服控制器，液压伺服控制器通过油管分别与液压马达和双向液压缸相连并输出对应的油压；
所述的X轴位移平台包括：第一安装板、两个第一滑轨、四个第一滑块、四个第一连接块、第一丝杠、第一直线轴承座、两个第一轴承、第一联轴器、第一液压马达和连接板，其中：第一液压马达设置在第一安装板的侧面，第一液压马达通过第一联轴器与第一丝杠相连，两个第一轴承分别固定于第一丝杠的两端轴肩并设置在第一安装板的前后两侧以承受径向力和起润滑的作用，第一直线轴承座设置于第一丝杠上，两个第一滑轨分别设置于第一安装板的上表面并以第一丝杠为中心线左右对称，四个第一连接块两个一组和四个第一滑块两个一组依次分别设置于一个第一滑轨上以保证平稳运动，第一连接块和第一直线轴承座均与连接板相连；
所述的Y轴位移平台包括：第二安装板、两个第二滑轨、四个第二滑块、四个第二连接块、第二丝杠、第二直线轴承座、两个第二轴承、第二联轴器和第二液压马达，其中：第二液压马达设置在第二安装板的侧面，第二液压马达通过第二联轴器与第二丝杠相连，两个第二轴承分别固定于第二丝杠的两端轴肩并设置在第二安装板的左右两侧以承受径向力和起润滑的作用，第二直线轴承座设置于第二丝杠上，两个第二滑轨分别设置于第二安装板的上表面并以第二丝杠为中心线前后对称，四个第二连接块两个一组和四个第二滑块两个一组依次分别设置于一个第二滑轨上以保证平稳运动；
所述的Z轴升降平台包括：安装支架、双向液压缸、四根导柱、第三连接块和四个导向轴套，其中：双向液压缸位于安装支架的中心且顶部通过第三连接块与Y轴位移平台的第二安装板相连，四根导柱两根一组分别设置于安装支架的左右两侧，四个导向轴套分别设置于四根导柱上。
2.根据权利要求1所述的高载荷抗冲击三维精密运动平台，其特征是，所述的导柱上设有导向轴套。
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