CN112060031A - 新型机械导轨式二维直线运动平台 - Google Patents

新型机械导轨式二维直线运动平台 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型机械导轨式二维直线运动平台，包括X轴和Y轴运动模组；Y轴运动模组设置在X轴运动模组上，在X轴运动模组的驱动下沿X轴方向运动；Y轴运动模组上设置有运动平台，运动平台在Y轴运动模组的驱动下沿Y轴方向运动；X轴和Y轴运动模组均包括：导轨组件，基座组件，驱动组件和检测组件；导轨组件包括滑块、导轨和锥形螺栓，导轨包括：面对滑块的第一表面；均与第一表面相邻的第二和第三表面，第二和第三表面远离基座的位置均具有凸起部，用于安装滑块中的滚动部件；以及与第一表面相对并面对基座的第四表面；导轨上开设有贯穿第一和第四表面的沉头孔，沉头孔的对应螺栓沉头的部分为锥形；导轨通过锥形螺栓固定到基座上。

Description

新型机械导轨式二维直线运动平台
技术领域
本发明属于高速运动平台技术领域，尤其涉及一种新型机械导轨式二维直线运动平台。
背景技术
运动平台是机械装备的核心部件。机械导轨式运动平台由于高加速性能广泛应用在电子制造、激光加工等装备中。然而，由于受导轨摩擦及刚度不均匀的影响，运动平台精度受限。
现有的高速运动平台的机械导轨，普遍采用均布螺钉孔实现导轨与运动平台基座的连接。然而，螺钉孔降低了导轨的刚度，均布螺钉孔导致刚度的周期变化，在运动过程中，形成对运动平台的周期振动激励，造成运动过程的速度波动。从而降低了平台的精度。
因此，本申请提供了一种能有效降低速率波动的机械导轨式二维直线运动平台。
发明内容
针对现有技术中的以上缺陷，本发明提供了一种新型机械导轨式二维直线运动平台，其特征在于，包括X轴运动模组和Y轴运动模组；所述Y轴运动模组设置在所述X轴运动模组上，在所述X轴运动模组的驱动下沿X轴方向运动；所述Y轴运动模组上设置有运动平台，所述运动平台在所述Y轴运动模组的驱动下沿Y轴方向运动；
所述X轴和Y轴运动模组均包括：导轨组件，基座组件，驱动组件和检测组件；
所述导轨组件安装在所述基座组件上，所述驱动组件用于提供驱动力，所述检测组件用于检测位移和速度；
所述导轨组件包括滑块、导轨和锥形螺栓，所述导轨固定在基座上，所述滑块滑动设置在所述导轨上，所述导轨包括：
第一表面，所述第一表面面对所述滑块；
第二和第三表面，所述第二和第三表面均与所述第一表面相邻，所述第二和第三表面远离所述基座的位置均具有凸起部，所述凸起部用于安装所述滑块中的滚动部件；以及
第四表面，所述第四表面与所述第一表面相对并面对所述基座；
所述导轨上开设有贯穿所述第一表面和第四表面的沉头孔，所述沉头孔的对应螺栓沉头的部分为锥形；所述导轨通过所述锥形螺栓固定到所述基座上。
可选地，所述X轴运动模组还包括连接块，所述连接块连接至所述Y轴运动模组的所述基座组件。
可选地，所述驱动组件包括电机动子和电机定子；所述X轴运动模组的所述电机动子连接至所述连接块；所述Y轴运动模组的所述电机动子连接至所述运动平台。
可选地，所述检测元件包括固定板，检测头和刻度元件，所述检测头通过所述固定板固定在所述运动平台的底部，所述刻度元件固定在所述基座上，所述检测头检测所述运动平台和所述连接块相对于各自基座的位移和速度。
可选地，所述导轨的数量为2个，分别固定在所述基座的两侧上。
可选地，所述基座组件包括基座、挡板和缓冲器，所述挡板分别设置在所述基座的两端，所述缓冲器设置在所述挡板上，用于对运动到所述边缘的刚性平台起到缓冲作用。
可选地，所述凸起部具有安装曲面，所述安装曲面与所述滚动部件的表面相配，以形成面接触。
可选地，所述第二和第三表面还开设有安装槽，用于便于所述滑块的安装。
实施本申请实施例，具有如下有益效果：本申请提出了一种机械导轨式二维直线运动平台，该平台采用了新型的导轨结构，有效避免了因导轨在基座上的安装而带来的速度波动，提高了运动平台的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的二维直线运动平台结构示意图；
图2为图1的局部结构剖视图；
图3为Y轴运动模组的局部剖视图；
图4为Y轴运动模组的局部剖视图；
图5为图4的A部分的局部放大图；
图6为图2的B部分的局部放大图；
图7为X轴运动模组结构示意图；
图8为图2的C部分的局部放大图；
图9为图4的D部分的局部放大图。
附图中：
X轴运动模组100；
连接块DX-1；
导轨组件DX-2；滑块DX-21、导轨DX-22、锥形螺栓DX-23；
基座组件DX-3；基座DX-31、挡板DX-32、缓冲器DX-33；
驱动组件DX-4；电机动子DX-41、电机定子DX-42；
检测元件DX-5；固定板DX-51、检测头DX-52、刻度元件DX-53；
固定板DX-6；
Y轴运动模组-200；
运动平台DY-1；
导轨组件DY-2；滑块DY-21、导轨DY-22、锥形螺栓DY-23；
基座组件DY-3；基座DY-31、挡板DY-32、缓冲器DY-33；
驱动组件DY-4：电机动子DY-41、电机定子DY-42；
检测元件DY-5；固定板DY-51、检测头DY-52、刻度元件DY-53；
第一表面221；第二表面222；第三表面223；第四表面224；凸起部225；安装曲面226；安装槽227。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本申请说明书及权利要求书中所使用的术语，如“第一”、“第二”、“第三”等，这些术语是为了区分相同名称的技术特征，并不是用来表示重要性或先后顺序，也不是用来限定数量。
本申请说明书及权利要求书中所使用的表示方位术语，如“上”、“下”、“左”、“右”等，其方位是基于图中所展示产品结构和方向。这些方位只是为了便于说明产品各个部件的相互位置关系，并不是用来限定本申请的权利要求范围。
下面以具体实施例详细介绍本发明的技术方案。
如图1-9所示，所述的二维直线运动平台包括：X轴运动模组100和Y轴运动模组200。该实施例的运动平台共有两个方向的运动，X和Y方向，分别对应X轴运动模组100和Y轴运动模组200，Y轴运动模组200叠于X轴运动模组之上。
所述的Y轴运动模组200包括：运动平台DY-1、导轨组件DY-2、基座组件DY-3、驱动组件DY-4、检测元件DY-5，参照图2和图3。其中运动平台 DY-1与导轨组件DY-2连接，导轨组件DY-2固定在基座组件DY-3上，驱动组件DY-4固定在基座组件DY-3上，检测元件DY-5安装在运动平台DY-1底部。
所述的Y轴运动模组200的导轨组件DY-2包括：滑块DY-21、导轨DY-22、锥形螺栓DY-23，如图4和图5所示。其中滑块DY-21安装在导轨DY-22上，可沿导轨DY-22的长度方向运动，单条导轨DY-22上包括两块滑块DY-21，共两条导轨DY-22。所述的运动平台DY-1固定在四块滑块DY-21上，从而也可在导轨DY-22的长度方向运动。所述的导轨组件DY-2的导轨DY-22采用一种新型导轨，通过在导轨DY-22的上表面均匀的开设锥形沉头孔，并通过锥形螺栓DY-23来固定在所述的基座组件DY-3上，其中锥形部分为过盈配合，使用锥形螺栓DY-23来弥补导轨DY-22在有孔的位置和没有孔的位置刚度不一致的问题，从而避免导轨DX-22上由于开孔而刚度波动，导致速度波动的现象，即使用锥形螺栓DX-23来使加工孔的导轨DX-22刚度一致。
所述的基座组件DY-3包括：基座DY-31、挡板DY-32、缓冲器DY-33，如图3所示。所述的基座DY-31安装在X轴运动模组100上，上述的导轨组件DY-2 的导轨DY-22即通过锥形螺栓DY-23固定在所述的基座DY-31上。所述的挡板 DY-32包括两块，分别安装在基座DY-31的两端，用来保护Y轴的运动模组。所述的缓冲器DY-33共包括两个，各安装在一个挡板DY-32上，用来保护Y轴运动平台DY-1非正常运动受到撞击。
所述的驱动组件DY-4包括：电机动子DY-41、电机定子DY-42。如图3所示。其中所述的电机动子DX-41固定在Y轴运动平台DY-1的底部，所述的电机定子DX-42固定在基座DY-31上，故Y轴运动平台DY-1及其上部件可在电机动子DY-41的带动下沿着导轨DY-22的长度方向移动，以实现Y方向的纵向位移。
所述的检测元件DY-5包括：固定板DY-51、检测头DY-52、刻度元件DY-53，如图2和图6所示。其中所述的检测头DY-52通过固定板DY-51固定在Y轴运动平台DY-1的底部；所述的刻度元件DY-53则对应检测头DY-52位置贴于基座DY-31的一内侧面；此检测元件DY-5用于检测Y轴运动平台DY-1的位移和速度。
所述的X轴运动模组100包括：连接块DX-1、导轨组件DX-2、基座组件 DX-3、驱动组件DX-4、检测元件DX-5、固定板DX-6，参照图2和图7。其中所述的导轨组件DX-2包括两组，固定在基座组件DX-3上；所述的驱动组件DX-4固定在基座组件DX-3上，连接块DX-1的固定在驱动组件DX-4上，再与所述的Y轴的运动模组的基座组件DY-3的基座DY-31底部固定；两块固定板DX-6分别位于基座组件DX-3的两边，用于固定X轴的运动模组。
所述的X轴运动模组100的导轨组件DX-2包括：滑块DX-21、导轨DX-22、锥形螺栓DX-23，如图4和图8所示。其中滑块DX-21安装在导轨DX-22上，可沿导轨DX-22的长度方向运动，单条导轨DX-22上包括两块滑块DX-21，共两条导轨DX-22，所述的Y轴的运动模组的基座组件DY-3的基座DY-31与四块滑块DX-21固定；所述的导轨组件DX-2的导轨DX-22采用一种新型导轨，通过在导轨DX-22的上表面开设锥形沉头孔，并通过锥形螺栓DX-23来固定在所述的基座组件DX-3上，其中锥形部分为过盈配合，使用锥形螺栓DX-23来弥补导轨DX-22在有孔的位置和没有孔的位置刚度不一致的问题，从而避免导轨 DX-22上由于开孔而刚度波动，导致速度波动的现象，即使用锥形螺栓DX-23 来使加工孔的导轨DX-22刚度一致。
所述的基座组件DX-3包括：基座DX-31、挡板DX-32、缓冲器DX-33，如图7所示。上述的导轨组件DX-2的导轨DX-22即通过锥形螺栓DX-23固定在所述的基座DX-31上。所述的挡板DX-32包括两块，分别安装在基座DX-31的两端，用来保护X轴的运动模组；所述的缓冲器DX-33共包括两个，各安装在一个挡板DX-32上，用来保护Y轴的运动模组非正常运动受到撞击。
所述的驱动组件DX-4包括：电机动子DX-41、电机定子DX-42，如图7所示。其中所述的连接块DX-1即与电机动子DX-41固定，所述的电机定子DX-42 固定在基座DX-31上，由于连接块DX-1也与Y轴的运动模组的基座DY-31相连，故Y轴的运动模组可在电机动子DX-41的带动下沿着导轨DX-22的长度方向移动，以实现X方向的横向位移。
所述的检测元件DX-5包括：固定板DX-51、检测头DX-52、刻度元件DX-53，如图4和图9所示。其中所述的检测头DX-52通过固定板DX-51固定在Y轴的运动模组的基座DY-31的底部；所述的刻度元件DX-53则对应检测头DX-52位置贴于基座DX-31的内侧面；此检测元件DX-5用于检测Y轴的运动模组的位移和速度。
在本发明的实施例中，如图5和8所示，所述轴和Y轴运动模组中的导轨包括：第一表面221，所述第一表面221面对所述滑块；第二和第三表面222和 223，所述第二和第三表面222和223均与所述第一表面221相邻，所述第二和第三表面222和223远离所述基座的位置均具有凸起部225，所述凸起部225用于安装所述滑块中的滚动部件；以及第四表面224，所述第四表面224与所述第一表面221相对并面对所述基座。所述导轨上开设有贯穿所述第一表面221和第四表面224的沉头孔，所述沉头孔的对应螺栓沉头的部分为锥形。所述导轨通过所述锥形螺栓固定到所述基座上。
进一步地，如图5和8所示，所述凸起部225具有安装曲面226，所述安装曲面226与所述滚动部件的表面相配，以形成面接触。所述第二和第三表面222 和223还开设有安装槽227，用于便于所述滑块的安装。
所述锥形螺栓的头部可与新型机械导轨的螺栓孔锥面紧密接触，形成无缝导轨，避免对平台的速率造成波动。通过调节锥形螺栓的扭紧力，可改变所述锥形螺栓与所述新型机械导轨的锥型接触面的压力，从而调节导轨的刚度。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种新型机械导轨式二维直线运动平台，其特征在于，包括X轴运动模组和Y轴运动模组；所述Y轴运动模组设置在所述X轴运动模组上，在所述X轴运动模组的驱动下沿X轴方向运动；所述Y轴运动模组上设置有运动平台，所述运动平台在所述Y轴运动模组的驱动下沿Y轴方向运动；
所述X轴和Y轴运动模组均包括：导轨组件，基座组件，驱动组件和检测组件；
所述导轨组件安装在所述基座组件上，所述驱动组件用于提供驱动力，所述检测组件用于检测位移和速度；
所述导轨组件包括滑块、导轨和锥形螺栓，所述导轨固定在基座上，所述滑块滑动设置在所述导轨上，所述导轨包括：
第一表面，所述第一表面面对所述滑块；
第二和第三表面，所述第二和第三表面均与所述第一表面相邻，所述第二和第三表面远离所述基座的位置均具有凸起部，所述凸起部用于安装所述滑块中的滚动部件；以及
第四表面，所述第四表面与所述第一表面相对并面对所述基座；
所述导轨上开设有贯穿所述第一表面和第四表面的沉头孔，所述沉头孔的对应螺栓沉头的部分为锥形；所述导轨通过所述锥形螺栓固定到所述基座上。
2.如权利要求1所述的新型机械导轨式二维直线运动平台，其特征在于，所述X轴运动模组还包括连接块，所述连接块连接至所述Y轴运动模组的所述基座组件。
3.如权利要求2所述的新型机械导轨式二维直线运动平台，其特征在于，所述驱动组件包括电机动子和电机定子；所述X轴运动模组的所述电机动子连接至所述连接块；所述Y轴运动模组的所述电机动子连接至所述运动平台。
4.如权利要求2所述的新型机械导轨式二维直线运动平台，其特征在于，所述检测元件包括固定板，检测头和刻度元件，所述检测头通过所述固定板固定在所述运动平台的底部，所述刻度元件固定在所述基座上，所述检测头检测所述运动平台和所述连接块相对于各自基座的位移和速度。
5.如权利要求1所述的新型机械导轨式二维直线运动平台，其特征在于，所述导轨的数量为2个，分别固定在所述基座的两侧上。
6.如权利要求1所述的新型机械导轨式二维直线运动平台，其特征在于，所述基座组件包括基座、挡板和缓冲器，所述挡板分别设置在所述基座的两端，所述缓冲器设置在所述挡板上，用于对运动到所述边缘的刚性平台起到缓冲作用。
7.如权利要求1所述的新型机械导轨式二维直线运动平台，其特征在于，所述凸起部具有安装曲面，所述安装曲面与所述滚动部件的表面相配，以形成面接触。
8.如权利要求7所述的新型机械导轨式二维直线运动平台，其特征在于，所述第二和第三表面还开设有安装槽，用于便于所述滑块的安装。
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