CN110977949A

CN110977949A - 一种平面坐标调节机构

Info

Publication number: CN110977949A
Application number: CN201911401584.2A
Authority: CN
Inventors: 徐子政; 耿晓勇; 林少渊
Original assignee: Kunshan Samon Automatic Technology Co ltd
Current assignee: Kunshan Samon Automatic Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-04-10

Abstract

本发明公开了一种平面坐标调节机构，涉及精确定位技术领域。该平面坐标调节机构包括安装底板、传动组件和工作平台，安装底板上表面设置有滑台，滑台包括主动滑台和从动滑台，主动滑台和从动滑台上方均设置有交叉滚子轴承，主动滑台和从动滑台均与交叉滚子轴承外圈固定连接；传动组件包括伺服电机和滚珠丝杆，滚珠丝杆一端与伺服电机连接，另一端与主动滑台螺纹连接以驱动主动滑台滑动；工作平台与交叉滚子轴承内圈转动连接。该平面坐标调节机构将滚珠丝杆与主动滑台设置在一条直线上，滚珠丝杆直接驱动主动滑台做直线运动，不需承受侧向力，在恶劣的工况下机械结构的稳定性高，长期使用的过程中坐标调节的精准度不会下降。

Description

一种平面坐标调节机构

技术领域

本发明涉及精确定位的技术领域，尤其涉及一种平面坐标调节机构。

背景技术

随着机械化工业的飞速发展，平面坐标调节机器人已经广泛地应用到各行各业的生产制造中，而且对机器人在恶劣工况下机械结构的稳定性和长期工作的精准度要求也越来越高。

目前平面坐标调节机器人的传动装置，滚珠丝杆与移动台连接驱动移动台移动，可旋转工作台通过交叉滚子轴承连接移动台以实现可旋转工作台对工件进行位置调整。这种传动装置由于滚珠丝杆设置于可旋转工作台的侧边，滚珠丝杆通过移动台驱动可旋转工作台运动，在传动过程中，需要承受一定的侧向力，在恶劣的工况下或者长期工作中，连接螺栓容易松动或者损坏，造成定位精准度下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面坐标调节机构，以实现机器人在恶劣工况下机械结构的稳定性和长期工作中坐标调节的精准度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种平面坐标调节机构，其中包括：

安装底板，所述安装底板上表面设置有滑台，所述滑台包括主动滑台和从动滑台，所述主动滑台和所述从动滑台上方均设置有交叉滚子轴承，所述主动滑台和所述从动滑台均与所述交叉滚子轴承外圈固定连接；

传动组件，所述传动组件包括伺服电机和滚珠丝杆，所述滚珠丝杆一端与所述伺服电机连接，另一端与所述主动滑台螺纹连接以驱动所述主动滑台滑动；

工作平台，所述工作平台与所述交叉滚子轴承内圈转动连接。

可选地，还包括电磁刹车组件，所述电磁刹车组件设置于所述安装底板上，所述电磁刹车组件能够使所述工作平台停止运动。

可选地，所述电磁刹车组件包括：

第一安装座，所述第一安装座固定连接于所述安装底板上；

制动盘，所述制动盘固定连接于所述工作平台上；

静盘，所述静盘固定连接于所述第一安装座上，所述静盘得电能够吸住所述制动盘使所述工作平台停止运动。

可选地，所述制动盘包括刹车片和弹簧片，所述弹簧片一端与所述刹车片固定连接，另一端与所述工作平台固定连接，所述静盘得失电能够与所述刹车片吸合或分离。

可选地，所述主动滑台和从动滑台均包括：

上座，其与所述交叉滚子轴承外圈固定连接；

下座，其固定设置于所述安装底板上；

间隔座，其设置于所述上座和所述下座之间，所述间隔座上下两端均设置有交叉滚子导轨，所述间隔座通过所述交叉滚子导轨分别与所述上座和所述下座固定连接。

可选地，所述交叉滚子导轨包括第一交叉滚子导轨和第二交叉滚子导轨，所述第一交叉滚子导轨设置于所述上座和所述间隔座之间，所述第二交叉滚子导轨设置于所述下座和所述间隔座之间，所述第一交叉滚子导轨和所述第二交叉滚子导轨垂直设置。

可选地，所述第一交叉滚子导轨包括第一静导轨和第一动导轨，所述第一静导轨与所述间隔座固定连接，所述第一动导轨与所述上座固定连接，所述第一静导轨和所述第一动导轨滑动连接。

可选地，所述第二交叉滚子导轨包括第二静导轨和第二动导轨，所述第二静导轨与所述下座固定连接，所述第二动导轨与所述间隔座固定连接，所述第二静导轨和所述第二动导轨滑动连接。

可选地，所述主动滑台的间隔座上设置有螺母座，所述滚珠丝杠的丝杆螺母与所述螺母座固定连接。

可选地，所述主动滑台一侧设置有光电开关和遮光片，所述光电开关固定连接于所述安装底板上用于确定所述工作平台的基准位置和极限位置；所述遮光片一端固定连接于所述主动滑台上，另一端设置有能够遮挡所述光电开关的挡板。

本发明的有益效果：

本发明提供的平面坐标调节机构，伺服电机驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杆与主动滑台螺纹连接以驱动主动滑台滑动，主动滑台用于驱动工作平台平移或旋转。该平面坐标调节机构将滚珠丝杆与主动滑台设置在一条直线上，滚珠丝杆直接驱动主动滑台做直线运动，不需承受侧向力，在恶劣的工况下机械结构的稳定性高，长期使用的过程中坐标调节的精准度不会下降。

附图说明

图1是本发明实施例提供的平面坐标调节机构的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的传动组件与主动滑台连接的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的主动滑台的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的从动滑台的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的电磁刹车组件的结构示意图。

图中：

100、把手；200、连接板；

1、安装底板；2、传动组件；3、滑台；4、工作平台；5、交叉滚子轴承；6、电磁刹车组件；7、交叉滚子导轨；8、光电开关；9、遮光片；10、型材；

21、伺服电机；22、滚珠丝杆；23、第二安装座；24、联轴器；31、主动滑台；32、从动滑台；301、上座；302、下座；303、间隔座；41、连接圆柱；61、第一安装座；62、制动盘、63、静盘；64、铆钉；65、圆锥头螺钉；71、第一交叉滚子导轨；72、第二交叉滚子导轨；91、挡板；

311、螺母座；711、第一静导轨；712、第一动导轨；721、第二静导轨；722、第二动导轨。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种平面坐标调节机构，其中包括安装底板1、传动组件2和工作平台4，安装底板1上表面设置有滑台3，滑台3包括主动滑台31和从动滑台32，主动滑台31和从动滑台32上方均设置有交叉滚子轴承5，主动滑台31和从动滑台32均与交叉滚子轴承5外圈固定连接；传动组件2包括伺服电机21和滚珠丝杆22，滚珠丝杆22一端与伺服电机21连接，另一端与主动滑台31螺纹连接以驱动主动滑台31滑动；工作平台4与交叉滚子轴承5内圈转动连接。

本实施例提供的平面坐标调节机构，伺服电机21驱动滚珠丝杆22转动，滚珠丝杠22与主动滑台31螺纹连接以驱动主动滑台31滑动，主动滑台31用于驱动工作平台4平移或旋转。该平面坐标调节机构将滚珠丝杆22与主动滑台31设置在一条直线上，滚珠丝杠22直接驱动主动滑台31做直线运动，不需承受侧向力，在恶劣的工况下机械结构的稳定性高，长期使用过程中坐标调节的精准度不会下降。

本实施例提供的平面坐标调节机构，在安装底板1上表面还设置有第二安装座23，滚珠丝杠22固定于第二安装座23上，滚珠丝杆22通过联轴器24与伺服电机21连接，伺服电机21用于驱动滚珠丝杠22转动。安装底板1为中空方形板状结构，滑台3设置在方形安装底板1四个边角处，其中三个主动滑台31，一个从动滑台32。主动滑台31和从动滑台32上均设置有交叉滚子轴承5，交叉滚子轴承5的外圈与滑台3固定连接，交叉滚子轴承5的内圈通过连接圆柱41与工作平台4转动连接，连接圆柱41为阶梯圆柱，工作平台4的四个边角处均设置有与连接圆柱41配合的通孔，连接圆柱41的大端伸入工作平台4的通孔内与其转动连接，小端伸入交叉滚子轴承5的内孔中，沿大端与小端的非连接端的周向均布有沉头孔，螺栓通过沉头孔与交叉滚子轴承5的内圈固定连接，主动滑台31上的交叉滚子轴承5转动带动连接圆柱41转动，连接圆柱41带动工作平台4转动，工作平台4转动带动从动滑台32上的交叉滚子轴承5转动。主动滑台31在滚珠丝杆22的驱动下移动，主动滑台31带动交叉滚子轴承5移动，交叉滚子轴承5通过连接圆柱41带动工作平台4移动，从而调节工作平台4上的工件位置。三组传动组件2和三个主动滑台31一一对应连接，为了便于描述，本实施例中将一组传动组件2和与之连接的主动滑台31命名为一个驱动模块，故本实施例中包括三个驱动模块。

将本实施例中的三个驱动模块分别记为Q1、Q2和Q3，Q1和Q3分别设置于方形安装底板1的两侧且两个主动滑台31相对于方形安装底板1的对角线对称设置，将Q2定义为X轴驱动模块，Q1和Q3定义为Y轴驱动模块。本实施例提供的平面坐标调节机构，Q1、Q2和Q3不动时，工作平台4处于基准位置；Q1和Q3不动，Q2沿X轴运动时，工作平台4沿X轴移动；Q2不动，Q1和Q3沿Y轴运动时，工作平台4沿Y轴移动；Q1和Q3沿Y轴相同方向运动，Q2沿X轴运动时，工作平台4斜向移动；Q1和Q3分别沿Y轴正负方向运动，Q2从动时，工作平台4旋转运动。

如图1所示，本实施例提供的平面坐标调节机构还包括把手100和连接板200，把手100设置于安装底板1的两侧，把手100的设置便于该平面调节机构的搬运。连接板200用于在运输平面坐标调节机构时固定安装底板1和工作平台4，防止平面坐标调节机构在搬运过程中晃动导致定位不准，在平面坐标调节机构工作时将连接板200拆卸。

可选地，如图2所示，主动滑台31一侧设置有光电开关8和遮光片9，光电开关8固定连接于安装底板1上用于确定工作平台4的基准位置和极限位置；遮光片9一端固定连接于主动滑台31上，另一端设置有能够遮挡光电开关8的挡板91。在本实施例中，安装底板1上设置有凹槽，凹槽内设置有型材10，型材10上设置有三个光电开关8，光电开关8为槽式光电开关，槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关8就产生了检测到的开关量信号。挡板91的宽度与槽式光电开关的U型槽的长度相等，三个光电开关8在安装底板1并排设置，设置于中间位置的光电开关8用于确定工作平台4的基准位置，而位于两侧的光电开关8用于确定工作平台4的极限位置。当挡板91进入与其对应的光电开关8的U型槽挡住了光电开关8后主动滑台31停止运动，主动滑台31到达极限位置或基准位置。

可选地，如图3和图4所示，主动滑台31和从动滑台32包括上座301、下座302和间隔座303，上座301与交叉滚子轴承5外圈固定连接；下座302固定设置于安装底板1上；间隔座303设置于上座301和下座302之间，间隔座303上下两端均设置有交叉滚子导轨7，间隔座303通过交叉滚子导轨7分别与上座301和下座302固定连接。使得间隔座303和上座301相对下座302可以移动，上座301相对间隔座303和下座302也可以移动。

具体地，交叉滚子导轨7包括第一交叉滚子导轨71和第二交叉滚子导轨72，第一交叉滚子导轨71设置于上座301和间隔座303之间，第二交叉滚子导轨72设置于下座302和间隔座303之间，第一交叉滚子导轨71和第二交叉滚子导轨72垂直设置。在本实施例中，滚珠丝杆22驱动主动滑台31移动时，主动滑台31的间隔座303和上座301相对下座302移动，带动工作平台4移动，所以第二交叉滚子导轨72平行于滚珠丝杆22设置，第一交叉滚子导轨71垂直于第二交叉滚子导轨72设置，使得滚珠丝杆22停止驱动的情况下，工作平台4在垂直于滚珠丝杆22的方向移动时，主动滑台31的上座301可以随着工作平台4的移动相对间隔座303和下座302移动。即当工作平台4沿X轴移动时，Q2的主动滑台31的间隔座303和上座301在滚珠丝杆22的驱动下移动，带动工作平台4沿X轴移动，Q1和Q3的滚珠丝杆22和主动滑台31的下座302和间隔座303不动，上座301随着工作平台4沿X轴移动；当工作平台4沿Y轴移动时，Q1和Q3的间隔座303和上座301驱动工作平台4沿Y轴移动，Q1的上座301跟着移动；当工作平台4斜向运动时，Q1和Q3的间隔座303和上座301沿Y轴移动，Q2的间隔座303和上座301沿X轴移动；当工作平台4旋转运动时，Q1的间隔座303和上座301和Q3的间隔座303和上座301分别沿Y轴正负方向运动，位移为零，交叉滚子轴承5带动工作平台4旋转，Q2的交叉滚子轴承5随着工作平台4的旋转而转动。可以理解的是，工作平台4移动时，从动滑台32的上座301随着工作平台4的移动而移动；工作平台4旋转时，从动滑台32的交叉滚子轴承5随着工作平台4的旋转而转动。

具体地，第一交叉滚子导轨71包括第一静导轨711和第一动导轨712，第一静导轨711与间隔座303固定连接，第一动导轨712与上座301固定连接，第一静导轨711和第一动导轨712滑动连接。第二交叉滚子导轨72包括第二静导轨721和第二动导轨722，第二静导轨721与下座302固定连接，第二动导轨722与间隔座303固定连接，第二静导轨721和第二动导轨722滑动连接。交叉滚子导轨7是由两根具有V型滚道的导轨、滚子保持架和圆柱滚子等组成，相互交叉排列的圆柱滚子在经过精密磨削的V型滚道面上往复运动，可承受各个方向的载荷，实现高精度、平稳的直线运动。在本实施例中，通过第二交叉滚子导轨72的相对滑动实现间隔座303和上座301相对下座302的移动，通过第一交叉滚子导轨71的相对滑动实现上座301相对间隔座303和下座302的移动，从而带动工作平台4沿X轴或Y轴移动。需要说明的是，交叉滚子导轨7的具体结构和工作原理已是现有技术，在此不再赘述。

可选地，如图3所示，主动滑台31的间隔座303上设置有螺母座311，滚珠丝杠22的丝杆螺母与螺母座311固定连接。在本实施例中，滚珠丝杠22与丝杠螺母螺纹连接，丝杠螺母固定连接在螺母座311上，伺服电机21驱动滚珠丝杆22旋转以实现滚珠丝杆22转动驱动主动滑台31移动。

如图1和图5所示，本实施例提供的平面坐标调节机构还包括电磁刹车组件6，电磁刹车组件6设置于安装底板1上，电磁刹车组件6能够使工作平台4停止运动。在平面坐标调节机构上设置电磁刹车组件6使得工作平台4在传动组件2停止驱动时，工作平台4能立即停止运动，以确保工作平台4上工件的精准定位。在本实施例中，电磁刹车组件6设置为五个，其中在安装底板1未设置传动组件2的一侧设置有两个电磁刹车组件6，另外三侧各设置有一个电磁刹车组件6。需要说明的是，在其他实施例中，电磁刹车组件6的数量不作限定。

具体地，电磁刹车组件6包括第一安装座61、制动盘62和静盘63。第一安装座61固定连接于安装底板1上；制动盘62固定连接于工作平台4上；静盘63固定连接于第一安装座61上，静盘63得电能够吸住制动盘62使工作平台4停止运动。制动盘62包括刹车片和弹簧片(图中未示出)，弹簧片一端与刹车片固定连接，另一端与工作平台4固定连接，静盘63得失电能够与刹车片吸合或分离。在本实施例中，刹车片靠近静盘63的一端周向均布有三个圆锥形沉头孔，圆锥头螺钉65通过圆锥形沉头孔穿过刹车片将弹簧片的一端固定于工作平台4上，弹簧片的另一端通过三个铆钉64固定于刹车片上，以实现在静盘63得电时，刹车片在电磁作用下与静盘63吸合使得工作平台4静止；在静盘63失电时，刹车片在弹簧片形变恢复力的作用下远离静盘63固定于工作平台4上。需要说明的是，本实施例提供的平面坐标调节机构解决的是精密定位调节的问题，工作平台4的最大位移量为10mm，固定于工作平台4上的制动盘62与固定于安装底板1上的静盘63的直径大于10mm。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种平面坐标调节机构，其特征在于，包括：

安装底板(1)，所述安装底板(1)上表面设置有滑台(3)，所述滑台(3)包括主动滑台(31)和从动滑台(32)，所述主动滑台(31)和所述从动滑台(32)上方均设置有交叉滚子轴承(5)，所述主动滑台(31)和所述从动滑台(32)均与所述交叉滚子轴承(5)外圈固定连接；

传动组件(2)，所述传动组件(2)包括伺服电机(21)和滚珠丝杆(22)，所述滚珠丝杆(22)一端与所述伺服电机(21)连接，另一端与所述主动滑台(31)螺纹连接以驱动所述主动滑台(31)滑动；

工作平台(4)，所述工作平台(4)与所述交叉滚子轴承(5)内圈转动连接。

2.根据权利要求1所述的平面坐标调节机构，其特征在于，还包括电磁刹车组件(6)，所述电磁刹车组件(6)设置于所述安装底板(1)上，所述电磁刹车组件(6)能够使所述工作平台(4)停止运动。

3.根据权利要求2所述的平面坐标调节机构，其特征在于，所述电磁刹车组件(6)包括：

第一安装座(61)，所述第一安装座(61)固定连接于所述安装底板(1)上；

制动盘(62)，所述制动盘(62)固定连接于所述工作平台(4)上；

静盘(63)，所述静盘(63)固定连接于所述第一安装座(61)上，所述静盘(63)得电能够吸住所述制动盘(62)使所述工作平台(4)停止运动。

4.根据权利要求3所述的平面坐标调节机构，其特征在于，所述制动盘(62)包括刹车片和弹簧片，所述弹簧片一端与所述刹车片固定连接，另一端与所述工作平台(4)固定连接，所述静盘(63)得失电能够与所述刹车片吸合或分离。

5.根据权利要求1所述的平面坐标调节机构，其特征在于，所述主动滑台(31)和从动滑台(32)均包括：

上座(301)，其与所述交叉滚子轴承(5)外圈固定连接；

下座(302)，其固定设置于所述安装底板(1)上；

间隔座(303)，其设置于所述上座(301)和所述下座(302)之间，所述间隔座(303)上下两端均设置有交叉滚子导轨(7)，所述间隔座(303)通过所述交叉滚子导轨(7)分别与所述上座(301)和所述下座(302)固定连接。

6.根据权利要求5所述的平面坐标调节机构，其特征在于，所述交叉滚子导轨(7)包括第一交叉滚子导轨(71)和第二交叉滚子导轨(72)，所述第一交叉滚子导轨(71)设置于所述上座(301)和所述间隔座(303)之间，所述第二交叉滚子导轨(72)设置于所述下座(302)和所述间隔座(303)之间，所述第一交叉滚子导轨(71)和所述第二交叉滚子导轨(72)垂直设置。

7.根据权利要求6所述的平面坐标调节机构，其特征在于，所述第一交叉滚子导轨(71)包括第一静导轨(711)和第一动导轨(712)，所述第一静导轨(711)与所述间隔座(303)固定连接，所述第一动导轨(712)与所述上座(301)固定连接，所述第一静导轨(711)和所述第一动导轨(712)滑动连接。

8.根据权利要求6所述的平面坐标调节机构，其特征在于，所述第二交叉滚子导轨(72)包括第二静导轨(721)和第二动导轨(722)，所述第二静导轨(721)与所述下座(302)固定连接，所述第二动导轨(722)与所述间隔座(303)固定连接，所述第二静导轨(721)和所述第二动导轨(722)滑动连接。

9.根据权利要求5所述的平面坐标调节机构，其特征在于，所述主动滑台(31)的间隔座(303)上设置有螺母座(311)，所述滚珠丝杆(22)的丝杆螺母与所述螺母座(311)固定连接。

10.根据权利要求9所述的平面坐标调节机构，其特征在于，所述主动滑台(31)一侧设置有光电开关(8)和遮光片(9)，所述光电开关(8)固定连接于所述安装底板(1)上用于确定所述工作平台(4)的基准位置和极限位置；所述遮光片(9)一端固定连接于所述主动滑台(31)上，另一端设置有能够遮挡所述光电开关(8)的挡板(91)。