CN113067449B - 一种高精度的上下旋转运动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度的上下旋转运动装置，包括上下运动机构、旋转机构、外壳、外盖；所述上下运动机构设有直线电机、滑板、滑块、导轨、光栅尺、读数头、读数固定件、上限件、下限件；本发明的有益效果在于：本设计采用光栅反馈加直线电机做上下运动、高分辨率伺服电机做旋转运动的结构；通过控制花键轴做上下运动和旋转运动；结构紧凑小巧，装配简单，造价成本低；内走气管与线缆，外观美观；高精度，高响应，高刚性，实现微米级定位；高互换性；且可应用于防水防尘要求场合；结构简单，易于生产。

Description

一种高精度的上下旋转运动装置
技术领域
本发明涉及运动机械装置技术领域，特别涉及一种高精度的上下旋转运动装置。
背景技术
上下旋转运动装置是实现集合上下运动和旋转运动的装置；本装置主要应用在医疗行业、3C行业，如药丸的装瓶封箱、电子元器件的取放以及产品组装等。尤其在涉及需要对吸取的物料进行上下移动和旋转情况，所以应用极广。
现有上下旋转运动装置，第一种，通过两个电机加滚珠丝杆，以及同步带轮非标设计组合的方式；它有以下缺点：一、非标设计，整体尺寸较宽，不紧凑；二、无外壳封装，不能应用于有防护要求的场合，或者对自身有密封要求的场合；三、气管裸露，线缆线束较多，走线不便；四、产品互换性不高，不同行业不能相互替换。第二种，采用紧凑型步进电机集成方式；这方式会有以下缺点：一、响应慢，精度丝级，只能用于慢节拍精度要求不高的场合；二、由于是采用衬套固定，末端跳动较大，刚性差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高精度的上下旋转运动装置，其采用光栅反馈加直线电机做上下运动、高分辨率伺服电机做旋转运动的结构；通过控制花键轴做上下运动和旋转运动；结构紧凑小巧，装配简单，造价成本低。
为了解决上述问题，本发明提供一种高精度的上下旋转运动装置，包括上下运动机构、旋转机构、外壳、外盖；所述上下运动机构设有直线电机、滑板、滑块、导轨、光栅尺、读数头、读数固定件、上限件、下限件；所述直线电机设有直线电机动子；所述滑板设有内气嘴；所述旋转机构设有旋转电机、花键轴、小轴承、导套、两个大轴承、密封圈；所述旋转电机设有旋转轴；所述外壳的上端部设有线缆接头、外壳气嘴，所述外壳的下端部设有轴孔、轴固定板；所述上下运动机构装在外壳的内部，所述旋转机构装在外壳内部的左侧，且上下运动机构与旋转机构结合在一起，所述外盖盖在外壳的开口上。
进一步说，所述直线电机装在外壳内部的右侧；所述滑板的右侧固定在直线电机动子上；所述导轨装在外壳内部的左侧，所述滑块装在导轨上，且滑块能沿着导轨滑动；所述滑板的左侧固定在滑块上；所述上限件装在滑板的前面，所述下限件装在滑板的后面；所述光栅尺装在直线电机动子上；所述读数固定件装在外壳内部，所述读数头装在读数固定件上，且读数头对着光栅尺。
进一步说，所述旋转电机装在滑板上；所述花键轴装在旋转轴上，所述小轴承装在花键轴的上部；所述密封圈装在花键轴与小轴承的连接处上；所述导套、两个大轴承装在花键轴的下部，并一起装入外壳内；所述花键轴的下部穿过轴孔；所述轴固定板装在外壳最下端，并压紧下端大轴承。
进一步说，所述直线电机启动，直线电机动子做上下运动，带动滑板做上下运动，滑板带动旋转电机上下运动，最终带动花键轴上下运动；所述旋转电机转动，旋转轴带动花键轴转动。
进一步说，所述线缆接头用于连接控制线缆，且控制花键轴上下运动、花键轴转动。
进一步说，所述花键轴为空心花键轴，且花键轴设有通气孔、沟槽。
进一步说，所述滑板、旋转电机、花键轴及密封圈形成一个密封腔室，通气孔与内气嘴相通，通过气管与外壳气嘴连接起来，再引外部气体到外壳气嘴，最终使花键轴中有气体。
进一步说，所述读数头通过光栅尺的移动来读光栅尺的位置。
进一步说，所述小轴承用于防止花键轴窜动。
进一步说，所述导套中设有整列循环运动的滚珠，所述滚珠在沟槽内可以直线滑动。
本发明公开了一种高精度的上下旋转运动装置，包括上下运动机构、旋转机构、外壳、外盖；所述上下运动机构设有直线电机、滑板、滑块、导轨、光栅尺、读数头、读数固定件、上限件、下限件；本发明的有益效果在于：本设计采用光栅反馈加直线电机做上下运动、高分辨率伺服电机做旋转运动的结构；通过控制花键轴做上下运动和旋转运动；结构紧凑小巧，装配简单，造价成本低；内走气管与线缆，外观美观；高精度，高响应，高刚性，实现微米级定位；高互换性；且可应用于防水防尘要求场合；结构简单，易于生产。
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介绍，显而易见地，而描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。
图1是本发明的爆炸图。
图2是本发明去掉外盖后的结构图。
图3是图1组合后的示意图。
下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1至图3所示，所述一种高精度的上下旋转运动装置，包括上下运动机构10、旋转机构20、外壳30、外盖40；所述上下运动机构10设有直线电机11、滑板12、滑块13、导轨14、光栅尺15、读数头16、读数固定件17、上限件18、下限件19；所述直线电机11设有直线电机动子111；所述滑板12设有内气嘴121；所述旋转机构20设有旋转电机21、花键轴22、小轴承23、导套24、两个大轴承25、密封圈26；所述旋转电机21设有旋转轴211；所述外壳30的上端部设有线缆接头31、外壳气嘴32，所述外壳30的下端部设有轴孔33、轴固定板34；所述上下运动机构10装在外壳30的内部，所述旋转机构20装在外壳30内部的左侧，且上下运动机构10与旋转机构20结合在一起，所述外盖40盖在外壳30的开口上。
如图1至图3所示，所述直线电机11装在外壳30内部的右侧；所述滑板12的右侧固定在直线电机动子111上；所述导轨14装在外壳30内部的左侧，所述滑块13装在导轨14上，且滑块13能沿着导轨14滑动；所述滑板12的左侧固定在滑块13上；所述上限件18装在滑板12的前面，所述下限件19装在滑板12的后面；所述光栅尺15装在直线电机动子111上；所述读数固定件17装在外壳30内部，所述读数头16装在读数固定件17上，且读数头16对着光栅尺15。
如图1至图3所示，所述旋转电机21装在滑板12上；所述花键轴22装在旋转轴211上，所述小轴承23装在花键轴22的上部；所述密封圈26装在花键轴22与小轴承23的连接处上；所述导套24、两个大轴承25装在花键轴22的下部，并一起装入外壳30内；所述花键轴22的下部穿过轴孔33；所述轴固定板34装在外壳30最下端，并压紧下端大轴承25。
如图1至图3所示，所述直线电机11启动，直线电机动子111做上下运动，带动滑板12做上下运动，滑板12带动旋转电机21上下运动，最终带动花键轴22上下运动；所述旋转电机21转动，旋转轴211带动花键轴22转动；具体说：所述直线电机动子111的线圈通交流电后，在直线电机11强磁场激励下产生上下方向推力，从而带动滑板12做上下运动，滑板12带动旋转电机21上下运动，花键轴22设有沟槽，导套24中设有整列循环运动的滚珠，滚珠在花键轴22的沟槽内可以直线滑动，最终直线电机11可带动花键轴22在导套24上做上下运动；所述旋转电机21转动，旋转轴211带动花键轴22转动，花键轴22带动导套24在两个大轴承25中做旋转运动。
如图1至图3所示，所述线缆接头31用于连接控制线缆，且控制花键轴22上下运动、花键轴22转动。
如图1所示，所述花键轴22为空心花键轴，且花键轴22设有通气孔221、沟槽。
如图1至图3所示，所述滑板12、旋转电机21、花键轴22及密封圈26形成一个密封腔室，通气孔221与内气嘴121相通，通过气管与外壳气嘴32连接起来，再引外部气体到外壳气嘴32，最终使花键轴22中有气体。
如图1所示，所述读数头16通过光栅尺15的移动来读光栅尺15的位置。
如图1所示，所述小轴承23用于防止花键轴22窜动。
如图1所示，所述导套24中设有整列循环运动的滚珠，所述滚珠在沟槽内可以直线滑动。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高精度的上下旋转运动装置，其特征在于，包括上下运动机构(10)、旋转机构(20)、外壳(30)、外盖(40)；所述上下运动机构(10)设有直线电机(11)、滑板(12)、滑块(13)、导轨(14)、光栅尺(15)、读数头(16)、读数固定件(17)、上限件(18)、下限件(19)；所述直线电机(11)设有直线电机动子(111)；所述滑板(12)设有内气嘴(121)；所述旋转机构(20)设有旋转电机(21)、花键轴(22)、小轴承(23)、导套(24)、两个大轴承(25)、密封圈(26)；所述旋转电机(21)设有旋转轴(211)；所述外壳(30)的上端部设有线缆接头(31)、外壳气嘴(32)，所述外壳(30)的下端部设有轴孔(33)、轴固定板(34)；所述上下运动机构(10)装在外壳(30)的内部，所述旋转机构(20)装在外壳(30)内部的左侧，且上下运动机构(10)与旋转机构(20)结合在一起，所述外盖(40)盖在外壳(30)的开口上；所述直线电机(11)装在外壳(30)内部的右侧；所述滑板(12)的右侧固定在直线电机动子(111)上；所述导轨(14)装在外壳(30)内部的左侧，所述滑块(13)装在导轨(14)上，且滑块(13)能沿着导轨(14)滑动；所述滑板(12)的左侧固定在滑块(13)上；所述上限件(18)装在滑板(12)的前面，所述下限件(19)装在滑板(12)的后面；所述光栅尺(15)装在直线电机动子(111)上；所述读数固定件(17)装在外壳(30)内部，所述读数头(16)装在读数固定件(17)上，且读数头(16)对着光栅尺(15)；所述旋转电机(21)装在滑板(12)上；所述花键轴(22)装在旋转轴(211)上，所述小轴承(23)装在花键轴(22)的上部；所述密封圈(26)装在花键轴(22)与小轴承(23)的连接处上；所述导套(24)、两个大轴承(25)装在花键轴(22)的下部，并一起装入外壳(30)内；所述花键轴(22)的下部穿过轴孔(33)；所述轴固定板(34)装在外壳(30)最下端，并压紧下端大轴承(25)。
2.根据权利要求1所述一种高精度的上下旋转运动装置，其特征在于，所述直线电机(11)启动，直线电机动子(111)做上下运动，带动滑板(12)做上下运动，滑板(12)带动旋转电机(21)上下运动，最终带动花键轴(22)上下运动；所述旋转电机(21)转动，旋转轴(211)带动花键轴(22)转动。
3.根据权利要求2所述一种高精度的上下旋转运动装置，其特征在于，所述线缆接头(31)用于连接控制线缆，且控制花键轴(22)上下运动、花键轴(22)转动。
4.根据权利要求3所述一种高精度的上下旋转运动装置，其特征在于，所述花键轴(22)为空心花键轴，且花键轴(22)设有通气孔(221)、沟槽。
5.根据权利要求4所述一种高精度的上下旋转运动装置，其特征在于，所述滑板(12)、旋转电机(21)、花键轴(22)及密封圈(26)形成一个密封腔室，通气孔(221)与内气嘴(121)相通，通过气管与外壳气嘴(32)连接起来，再引外部气体到外壳气嘴(32)，最终使花键轴(22)中有气体。
6.根据权利要求3所述一种高精度的上下旋转运动装置，其特征在于，所述读数头(16)通过光栅尺(15)的移动来读光栅尺(15)的位置。
7.根据权利要求3所述一种高精度的上下旋转运动装置，其特征在于，所述小轴承(23)用于防止花键轴(22)窜动。
8.根据权利要求1所述一种高精度的上下旋转运动装置，其特征在于，所述导套(24)中设有整列循环运动的滚珠，所述滚珠在沟槽内可以直线滑动。
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