CN112081822A - 一种新型导轨刚柔耦合平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型导轨刚柔耦合平台,包括基座、安装在基座上的导轨、滑动设置在导轨上的滑块、固定设置在滑块上的刚柔耦合平台、用于驱动刚柔耦合平台滑动的驱动单元以及用于检测刚柔耦合平台速度和位移的检测单元,导轨包括导轨本体和螺栓,导轨本体包括:第一表面,第一表面面对滑块;第二和第三表面,第二和第三表面均与第一表面相邻,第二和第三表面远离基座的位置均具有凸起部,凸起部用于安装滑块中的滚动部件;第四表面,第四表面与第一表面相对并与基座接触;导轨本体上开设有贯穿第一表面和第四表面的通孔,螺栓通过通孔将导轨本体固定在基座上;螺栓与通孔之间形成无孔隙连接。
Description
技术领域
本发明属于刚柔耦合运动平台技术领域,尤其涉及一种采用新型机械导轨的刚柔耦合平台。
背景技术
运动平台是机械装备,例如喷墨打印机、激光划片机等的核心部件。机械导轨式运动平台由于高加速性能,在电子制造、激光加工、精密检测、喷墨打印等工业设备中广泛应用。运动平台大致可以分为刚性平台和刚柔耦合平台,刚柔耦合平台采用柔性铰链的弹性形变来补偿摩擦死去,可以提高运动平台的精度。
在低速状态下,机械式刚柔耦合平台的精度基本可以满足要求。但是随着速度的提高,机械式刚柔耦合平台会由于导轨与导轨上滑动的滑块之间的孔隙存在而导致速率波动,影响平台的精度。
因此,急需设计一种新的机械导轨刚柔耦合平台,以适应高速高精度的应用场合。
发明内容
针对上述缺陷,本发明提供了一种新型导轨刚柔耦合平台,包括基座、安装在所述基座上的导轨、滑动设置在所述导轨上的滑块、固定设置在所述滑块上的刚柔耦合平台、用于驱动所述刚柔耦合平台滑动的驱动单元以及用于检测所述刚柔耦合平台速度和位移的检测单元,所述导轨包括导轨本体和螺栓,所述导轨本体包括: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;第四表面,所述第四表面与所述第一表面相对并与所述基座接触;所述导轨本体上开设有贯穿所述第一表面和第四表面的通孔,所述螺栓通过所述通孔将所述导轨本体固定在基座上;所述螺栓与所述通孔之间形成无孔隙连接。
可选地,所述通孔与所述螺栓的沉头之间设置有应力环,所述应力环充满所述通孔与所述螺栓的沉头之间的孔隙。
可选地,所述通孔与所述螺栓的沉头之间过盈配合以形成无孔隙连接。
可选地,所述通孔与所述螺栓之间填充有钎料以形成无孔隙连接。
可选地,所述通孔为锥形通孔,所述螺栓的沉头具有与所述通孔相配的锥形表面,所述通孔与所述螺栓的沉头之间过盈配合以形成无孔隙连接。
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,所述导轨本体的形状为直线型或环形。
可选地,所述刚柔耦合平台包括:一体成型或可拆卸连接的柔性平台、刚性框架以及柔性铰链。
可选地,所述驱动单元为直线电机或滚珠丝杠。
可选地,所述检测单元包括检测头和刻度元件,所述检测单元的数量为1 个或2个。
实施本申请实施例,具有如下有益效果:本申请通过采用一种适用于超高速高精度运动平台的新型导轨,在不改变现有导轨开孔位置的情况下,通过一些结构的改变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本发明实施例提供的新型机械导轨刚柔耦合运动平台结构示意图;
图2A为本发明实施例一提供的导轨、滑块与基座结构示意图;
图2B为本发明实施例一提供的导轨与基座的剖视图;
图3A为本发明实施例二提供的导轨、滑块与基座结构示意图;
图3B为本发明实施例二提供的导轨与基座的剖视图;
图4A为本发明实施例三提供的导轨、滑块与基座结构示意图;
图4B为本发明实施例三提供的导轨与基座的剖视图;
图5A为本发明实施例四提供的导轨、滑块与基座结构示意图;
图5B为本发明实施例四提供的导轨与基座的剖视图;
图6A为本发明实施例提供的环形导轨结构示意图;
图6B为图6A中的部分P的局部放大图;
图7A为本发明一个实施例提供的一维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台结构示意图;
图7B为图7A的局部结构剖视图;
图7C为图7B中的部分A1的局部放大图;
图7D为图7B中的部分B1的局部放大图;
图8A为本发明一个实施例提供的二维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台结构示意图;
图8B是图8A的局部结构剖视图;
图9A是本发明一个实施例提供的一维直线电机刚柔耦合运动平台结构示意图;
图9B是图9A的局部结构剖视图;
图9C是图9B中的部分A2的局部放大图;
图9D是图9B中的部分B2的局部放大图;
图10A是本发明一个实施例提供的二维直线电机刚柔耦合运动平台结构示意图;
图10B是图10A的局部结构剖视图。
附图中:
10-导轨,10A-导轨本体;101-第一表面;102-第二表面;103-第三表面;104- 第四表面;105-凸起部;106-安装曲面;107-凹槽;108-通孔;
20-基座;201-安装孔;
30-滑块;
40-螺栓;401-沉头;402-平垫片;403-弹簧垫圈;
50-应力环;
60-钎料;
70-刚柔耦合平台;701-柔性平台;702-刚性框架;703-柔性铰链;703a-弹簧片;703b-刚度调节块;703c-弹簧片压块;704-框架压条;705-远端螺纹孔;
80-驱动单元;801-滚珠丝杠;801a-移动螺母;801b-丝杠;801c-固定端; 801d-支撑端;802-旋转电机;803-联轴器;804-直线电机动子;805-直线电机定子;
90-检测单元;901-检测头;902-刻度元件。
100-阻尼器;100a-阻尼器身;100b-压紧螺栓;
200-缓冲部件。
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。
刚柔耦合运动平台
图1示出了一种采用新型导轨的刚柔耦合运动平台,包括基座20、安装在所述基座上的导轨10、滑动设置在所述导轨10上的滑块30、固定设置在所述滑块30上的刚柔耦合平台70、用于驱动所述刚柔耦合平台70滑动的驱动单元80 以及用于检测所述刚柔耦合平台速度和位移的检测单元90。
所述刚柔耦合平台70包括:柔性平台701、刚性框架702及柔性铰链703。所述柔性平台701与所述刚性框架702通过所述柔性铰链703连接。所述柔性铰链703的数量可以为两组及以上。所述柔性铰链703可以是组装式柔性铰链,也可以是复合式柔性铰链。所谓组装式柔性铰链是指柔性铰链、刚性框架和柔性平台分别加工,然后通过柔性铰链将刚性框架和柔性平台连接在一起。所谓复合式柔性铰链是指,柔性铰链、刚性框架和柔性平台一体成型,还可以选择性地在刚性框架和柔性平台之间额外安装一些增强刚柔耦合平台刚度的柔性铰链。
所述驱动单元80固定在所述刚柔耦合平台70上,驱动所述刚柔耦合平台 70。所述检测单元90的数量为一组或两组。所述驱动单元80可以为直线电机、滚珠丝杠等装置。所述驱动单元80可以有两种方案,分别是单驱动方案和复合驱动方案。单驱动方案是指在所述柔性平台701上连接一个驱动单元,复合驱动方案是在所述柔性平台701和所述刚性框架702上各连接一个驱动单元。
所述检测单元90包括检测头901和刻度元件902。所述检测单元90有四种安装方案:
方案一:检测单元90数量为两个。两个检测头分别固定在柔性平台701和刚性框架702上,并共用一个刻度元件,所述刻度元件固定在基座20上,所述固定在柔性平台701上的检测头检测所述柔性平台701相对于刚性框架702的位移或速度,所述固定在刚性框架702上的检测头检测所述刚性框架702相对于基座20的位移或速度。
方案二:检测单元90数量为两个。两个检测头分别固定在柔性平台701和刚性框架702上,并使用两个刻度元件,分别固定在所述基座20和所述柔性平台701上,固定在柔性平台701上的检测头与固定在基座20上的刻度元件配合使用,固定在刚性框架702上的检测头与固定在柔性平台701上的刻度元件配合使用。所述固定在柔性平台701上的检测头检测所述柔性平台701相对于刚性框架702的位移或速度,所述固定在刚性框架702上的检测头检测所述刚性框架 702相对于柔性平台701的位移或速度。
方案三:检测单元90数量为两个。两个检测头均固定在柔性平台701上,并使用两个刻度元件,分别固定在所述基座20和所述刚性框架702上。其中一个检测头与固定在基座20上的刻度元件配合使用,所述检测头检测所述柔性平台701相对于刚性框架702的位移或速度,另一个检测头与固定在刚性框架702 上的刻度元件配合使用,所述检测头检测所述刚性框架702相对于柔性平台701 的位移或速度。
方案四:检测单元90数量为一个。检测头固定在所述柔性平台701上,刻度元件固定在所述基座20上;检测头检测柔性平台701相对与基座20的位移和速度。
在本申请的一个实施例中,还可以选择性地包括阻尼器100。所述阻尼器100 可调整阻尼值。所述阻尼器100固定端固定在所述刚性框架702,活动端固定在所述柔性平台701上。所述滑块30连接在所述刚性框架702底部;所述滑块30 滑动设置在导轨上。所述导轨的数量可以为两条,分别固定在所述基座20两侧。
图1中示出的所述新型导轨刚柔耦合运动平台是一维的,只能在单个轴向方向运动。应理解,该刚柔耦合运动平台可扩展到多轴,在后续的具体产品实施例中我们将进一步介绍。
本实施例中所用的导轨为新型导轨,能够解决由现有机械导轨中均布螺钉孔引起的刚柔耦合平台的速度波动问题。下面将具体介绍该导轨的结构及工作原理。
新型导轨
请参考图2A-5B,本申请提供了一种导轨10,用于安装滑块30以使所述滑块30在所述导轨上滑动,所述导轨10包括导轨本体10A和螺栓40,所述导轨本体10A固定在基座20上。所述导轨本体10A包括:第一表面101,第二和第三表面102和103和第四表面104。通常来说,第二表面102和第三表面103是大体上成镜面对称结构,这样便于做成标准件,也便于加工。
所述第一表面101面对所述滑块30。所述第二和第三表面102和103均与所述第一表面101相邻,所述第二和第三表面102和103远离所述基座20的位置均具有凸起部105,所述凸起部105用于安装所述滑块30中的滚动部件(未示出)。所述第四表面104与所述第一表面101相对并与所述基座20接触。
所述导轨本体10A上开设有贯穿所述第一表面101和第四表面104的通孔108,所述螺栓40通过所述通孔108将所述导轨本体10A固定在基座20上;所述螺栓40与所述通孔108之间形成无孔隙连接。
这种无孔隙的导轨结构设计,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,使得本申请的导轨特别适合于超高速度高精度运动平台。
在本申请的一个实施例中,如图2A和2B所示,所述凸起部105具有安装曲面106,所述安装曲面106与所述滚动部件的表面相配,以形成面接触。导轨本体10A与滑块30中的滚动部件形成面接触,可显著提高导轨的刚度,以更加适用于高精度运动平台,因为这种平台中导轨需要承受弯曲、扭转、倾翻等多方面的载荷。如图2B所示,对于左右两边的凸起部105,每个凸起部105上都设有2个安装曲面106。这种情况适用于滑块30包含上下两排滚动部件的情况。如果滑块30只有单排滚动部件,那么就只需要一个安装曲面106。应理解,本领域技术人员可以根据实际需要,设计安装曲面106的个数并根据滚珠的具体尺寸调整曲面的形状,在此并不限制。
在本申请的一个实施例中,如图2A和2B所示,所述通孔108与所述螺栓 40的沉头401之间设置有应力环50。具体地,可以在所述螺栓40插入所述通孔 108之前,先将所述应力环50进行冷却,然后将冷却后的所述应力环50放入所述导轨本体10A的所述通孔108内;再将所述螺栓40插入所述通孔108中。待所述应力环50的温度回升后,所述应力环50会膨胀进而填满所述螺栓40与所述通孔108之间的孔隙,从而提高导轨的刚度,特别适合于超高速度的高精度运动平台。
在本申请的一个实施例中,如图2A和2B所示,所述第二和第三表面102 和103上还开设有凹槽107,所述凹槽107用于为所述滑块30提供安装空间。
在本申请的一个实施例中,如图3A和3B所示,所述通孔108与所述螺栓 40的沉头401之间过盈配合以形成无孔隙连接。如图3B所示,为了确保连接的紧密度,螺栓40下面还可设置平垫片402和弹簧垫圈403,这属于本领域常识,为了使视图简洁以便于阅读,后续视图中可能省略。如图3A所示,螺栓40可均布在安装部上。
在本申请的一个实施例中,如图4A和4B所示,所述通孔108与所述螺栓 40之间填充有钎料60。所述钎料60可以通过低温钎焊或胶水固定,钎料60可以渗入所述通孔108和所述螺栓40之间的孔隙,还可以填满沉头401上的凹槽内从而在所述导轨本体10A上形成一个水平面。
在本申请的一个实施例中,如图5A和5B所示,所述通孔108为锥形通孔,所述螺栓40的沉头401具有与所述通孔108相配的锥形表面,所述通孔108与所述螺栓40的沉头401之间过盈配合以形成无孔隙连接。
在本申请中,所述导轨本体10A可以为如图2A-5B中所示的直线型导轨,也可以为图6A和6B中所示的环形导轨。当所述导轨本体10A为环形时,所示基座20和所述滑块30的形状也可做适应性的改变以匹配所述导轨本体10A的形状。应理解,所述导轨本体10A的形状还可以为其他合适的形状,例如螺旋式,在此并不限制。因此,图6A中所示的环形导轨可与图2A-图5A中的任何一个导轨的结构进行组合,以得到新的实施例,这对于本领域技术人员来说是显而易见的,无需付出任何创造性劳动。
一维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台
如图7A-7D所示,在本实施例中,给出了一种具体结构的刚柔耦合运动平台,即一维新型机械导轨式刚柔耦合运动平台,包括刚柔耦合平台70、基座20、驱动单元80、检测单元90、滑块30、新型机械导轨10和缓冲部件200。所述刚柔耦合平台70包括柔性平台701、刚性框架702、柔性铰链703和框架压条704。所述柔性铰链703包括弹簧片703a、刚度调节块703b及弹簧片压块703c。所述柔性铰链703的数量可以为两组及以上。所述弹簧片703a放置在所述刚度调节块703b的缝隙中。所述弹簧片压块703c将所述弹簧片703a中间固定在所述柔性平台701上。所述刚度调节块703b将所述弹簧片703a两端固定在刚性框架 702及框架压条704上。所述刚度调节块703b中的长槽口允许其上下移动一定距离,改变所述刚度调节块703b与所述弹簧片703a的相对位置,从而间接改变所述弹簧片703a的有效长度,即柔性铰链的刚度。所述柔性平台701与刚性框架702之间通过所述柔性铰链703连接。可根据不同需求更换更大尺寸的柔性铰链固定在远端螺纹孔705中。
所述驱动单元80包括滚珠丝杠801、旋转电机802和联轴器803。所述滚珠丝杠801包括移动螺母801a、丝杠801b、固定端801c和支撑端801d。所述旋转电机302固定在所述基座20上。所述滚珠丝杠801与旋转电机802之间通过联轴器803连接。滚珠丝杠固定在基座20上。所述柔性平台701固定在所述移动螺母301a上,所述刚性框架702固定在所述滑块30上。所述旋转电机302 驱动所述移动螺母801a,从而带动刚柔耦合平台移动。
所述框架压条704固定在所述刚性框架702两端。所述检测单元90包括检测头901和刻度元件902。所述检测头901固定在所述柔性平台701底部;所述刻度元件902固定在所述基座20上。所述检测头901检测所述柔性平台701相对于所述基座20的位移或速度。
在本申请的一个实施例中,所述新型机械导轨10的结构如图7C所示,主要包括导轨本体10A和螺栓40。导轨本体10A上开设有锥形沉头通孔,且所述螺栓40为与所述锥形沉头通孔匹配的锥形螺栓,二者之间过盈配合,实现紧密接触。通过调节所述锥形螺栓的扭紧力,可改变所述锥形螺栓与所述导轨本体10A 的锥型接触面的压力,从而调节导轨的刚度。在该实施例中的导轨结构与图5B 的导轨结构相同。应理解,所述导轨可以采用图2A-图6B中的任何一种结构,或者是其结合,在此并不限制。
所示缓冲部件200起到对所述刚柔耦合平台的缓冲作用。
本发明采用基于柔性铰链的设计方案,通过所述弹簧片703a装配成柔性铰链703,并设计了刚度可调的柔性铰链结构,因此能实现应用一个平台来适应不同工况。有三种调节刚度的方式:1、通过移动所述的上下刚度调节块703b,改变弹簧片703a的有效工作长度,以此改变弹簧片703a的刚度,适应不同的工况。 2、在需要调节柔性铰链的刚度时,只需要将弹簧片703a更换成不同厚度即可,无需拆卸下整个平台,更换简单、方便、快速和灵活,巧妙地解决了现有平台刚度不可调节或调节较繁琐的问题。3、需要增加柔性铰链703的刚度时,可通过更换尺寸更大的弹簧片703a、刚度调节块703b及弹簧片压块703c,并固定在图中所示的远端螺纹孔705即可。此外,将弹簧片703a设为单边至少两组且设置在所述刚柔耦合平台70的两侧的,有以下三个优点:
1、在调节刚柔耦合平台70的刚度时,由于单边至少两组,构成四边形结构,弹簧片703a一组一组更换,可以保证原本的装配关系不变;如果只有一组,更换的时候原本的装配关系就被破坏了。
2、多组柔性铰链可以分别采用不同厚度的弹簧片,通过不同厚度的弹簧片排列组合可以适应多种多样的工作场合。如果只有一组,则需要配备大量不同厚度的弹簧片,不仅增加成本,而且难以适应各种各样的工况。
3、当多组柔性铰链的弹簧片分别采用不同厚度的弹簧片,可以根据需要改变弹簧力的分布,以实现最佳的工作装配情况。如果只有一组,则无法实现。
因此,此导轨式刚度阻尼可调刚柔耦合运动平台具有刚度调节范围大,可实现弹簧片厚度、弹簧片宽度和有效工作长度的调整的优点。
二维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台
如图8A和图8B所示,本实施例提供了一种二维新型机械导轨刚柔耦合运动平台。该刚柔耦合运动平台与上个实施例中的一维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台基本相同,只是将两个一维刚柔耦合运动平台进行了叠加,并进行了微小的调整,例如将下方的一维新型机械导轨刚柔耦合运动平台中的刚柔耦合平台取消了,将上面的刚柔耦合运动平台的基座直接搭载在下方的滑块上。
二维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台与一维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台的结构和原理基本相同,在此不再累述。
一维直线电机刚柔耦合运动平台
如图9A-9D所示,本实施例给出了一种一维新型机械导轨刚柔耦合运动平台,包括刚柔耦合平台70、基座20、驱动单元80、检测单元90、阻尼器100、滑块30、新型机械导轨10和缓冲部件200。所述刚柔耦合平台70包括柔性平台 701、刚性框架702、柔性铰链703和框架压条704。
所述柔性铰链703包括弹簧片703a、刚度调节块703b及弹簧片压块703c。所述柔性铰链703的数量为两组及以上。所述弹簧片压块703c将将所述弹簧片 703a中间固定在所述柔性平台701上。所述弹簧片压块703c将所述弹簧片703a 两端固定在刚性框架702及框架压条704上。所述柔性平台701与刚性框架702 之间通过所述柔性铰链703连接。所述刚性框架702固定在所述滑块30上。
所述柔性平台701固定在所述直线电机动子804上。所述框架压条704固定在所述刚性框架702两端。所述驱动单元80包括直线电机动子804和直线电机定子805。所述直线电机定子805固定在基座20上。所述直线电机动子804驱动所述柔性平台701。
所述检测单元90包括检测头901和刻度元件902。所述检测头901固定在所述柔性平台701底部;所述刻度元件902固定在所述基座20上。所述检测头 901检测所述柔性平台701相对于所述基座20的位移或速度。
所述阻尼器100包括阻尼器身100a和压紧螺栓100b。所述阻尼器身100a 固定端固定在所述刚性框架702上;所述阻尼器身100a活动端通过压紧螺栓100b 固定在所述柔性平台701上。当所述直线电机动子804施加在所述柔性平台701 上的驱动力小于滑块和导轨之间的静摩擦力时,所述刚性框架702静止不动,所述柔性平台701会带动阻尼器身100a活动端相对固定端运动,所述弹簧片703a 会发生微小弹性变形。
所述新型机械导轨的结构如图9C所示,该结构与图4B中的导轨结构相同,在此不再累述。应理解,所述导轨可以采用图2A-图5B中的任何一种结构,或者是其结合,在此并不限制。
所示缓冲部件200起到对所述刚柔耦合平台的缓冲作用。
二维直线电机刚柔耦合运动平台
如图10A和图10B所示,本实施例提供了一种二维新型机械导轨刚柔耦合运动平台。该刚柔耦合运动平台与上个实施例中的一维直线电机刚柔耦合运动平台基本相同,只是将两个一维刚柔耦合运动平台进行了叠加,并进行了微小的调整,例如将下方的一维新型机械导轨刚柔耦合运动平台中的刚柔耦合平台取消了,将上面的刚柔耦合运动平台的基座直接搭载在下方的滑块上。
二维直线电机刚柔耦合运动平台与一维直线电机刚柔耦合运动平台的结构和原理基本相同,在此不再累述。
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 (10)
1.一种新型导轨刚柔耦合平台,包括基座、安装在所述基座上的导轨、滑动设置在所述导轨上的滑块、固定设置在所述滑块上的刚柔耦合平台、用于驱动所述刚柔耦合平台滑动的驱动单元以及用于检测所述刚柔耦合平台速度和位移的检测单元,其特征在于,所述导轨包括导轨本体和螺栓,所述导轨本体包括:
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;
第四表面,所述第四表面与所述第一表面相对并与所述基座接触;
所述导轨本体上开设有贯穿所述第一表面和第四表面的通孔,所述螺栓通过所述通孔将所述导轨本体固定在基座上;所述螺栓与所述通孔之间形成无孔隙连接。
2.如权利要求1所述的新型导轨刚柔耦合平台,其特征在于,所述通孔与所述螺栓的沉头之间设置有应力环,所述应力环充满所述通孔与所述螺栓的沉头之间的孔隙。
3.如权利要求1所述的新型导轨刚柔耦合平台,其特征在于,所述通孔与所述螺栓的沉头之间过盈配合以形成无孔隙连接。
4.如权利要求1所述的新型导轨刚柔耦合平台,其特征在于,所述通孔与所述螺栓之间填充有钎料以形成无孔隙连接。
5.如权利要求1所述的新型导轨刚柔耦合平台,其特征在于,所述通孔为锥形通孔,所述螺栓的沉头具有与所述通孔相配的锥形表面,所述通孔与所述螺栓的沉头之间过盈配合以形成无孔隙连接。
6.如权利要求1所述的新型导轨刚柔耦合平台,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。
7.如权利要求1所示的新型导轨刚柔耦合平台,其特征在于,所述导轨本体的形状为直线型或环形。
8.如权利要求1所示的新型导轨刚柔耦合平台,其特征在于,所述刚柔耦合平台包括:一体成型或可拆卸连接的柔性平台、刚性框架以及柔性铰链。
9.如权利要求1所示的新型导轨刚柔耦合平台,其特征在于,所述驱动单元为直线电机或滚珠丝杠。
10.如权利要求1所示的新型导轨刚柔耦合平台,其特征在于,所述检测单元包括检测头和刻度元件,所述检测单元的数量为1个或2个。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB599930A (en) * | 1945-07-11 | 1948-03-24 | Thomas Edmund Dingwall | Fastenings for boxes, cases and the like |
GB2093551A (en) * | 1981-02-23 | 1982-09-02 | Rexnord Inc | Stud for a panel fastener |
JPH09287607A (ja) * | 1996-04-22 | 1997-11-04 | Thk Kk | ボルト及びボルトを組み込んだ直線運動案内装置の軌道レール |
DE102011080749A1 (de) * | 2011-08-10 | 2013-02-14 | Aktiebolaget Skf | Profilschienenwagen, Profilschiene und Profilschienenführung |
CN206522345U (zh) * | 2017-01-24 | 2017-09-26 | 陈玠亨 | 线性滑轨承靠锁固装置 |
CN107630907A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-26 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | 一种反旋自锁防松螺纹紧固件及其使用方法 |
CN208634178U (zh) * | 2018-07-30 | 2019-03-22 | 温州盛源标牌有限公司 | 一种固封螺丝 |
CN111102442A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-05-05 | 广东工业大学 | 一种紧凑型刚柔耦合平台连接结构及其构成的多轴运动平台 |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB599930A (en) * | 1945-07-11 | 1948-03-24 | Thomas Edmund Dingwall | Fastenings for boxes, cases and the like |
GB2093551A (en) * | 1981-02-23 | 1982-09-02 | Rexnord Inc | Stud for a panel fastener |
JPH09287607A (ja) * | 1996-04-22 | 1997-11-04 | Thk Kk | ボルト及びボルトを組み込んだ直線運動案内装置の軌道レール |
DE102011080749A1 (de) * | 2011-08-10 | 2013-02-14 | Aktiebolaget Skf | Profilschienenwagen, Profilschiene und Profilschienenführung |
CN206522345U (zh) * | 2017-01-24 | 2017-09-26 | 陈玠亨 | 线性滑轨承靠锁固装置 |
CN107630907A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-26 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | 一种反旋自锁防松螺纹紧固件及其使用方法 |
CN208634178U (zh) * | 2018-07-30 | 2019-03-22 | 温州盛源标牌有限公司 | 一种固封螺丝 |
CN111102442A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-05-05 | 广东工业大学 | 一种紧凑型刚柔耦合平台连接结构及其构成的多轴运动平台 |
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