CN113400098A - 双轴气浮平台及空气静压多轴机床 - Google Patents

双轴气浮平台及空气静压多轴机床 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双轴气浮平台，包括在水平方向垂直设置的第一导轨和第二导轨、设置在所述第一导轨延伸方向两侧的第一溜板、设置在所述第二导轨延伸方向两侧的第二溜板、用以在所述第一溜板与所述第一导轨和所述第二溜板与第二导轨之间形成气膜的充气组件、设置在所述第一导轨上的第一驱动电机及第一光栅尺、设置在所述第二导轨上的第二驱动电机及第二光栅尺、安装平台，所述第一导轨在竖直方向设置在所述第二导轨的上方，所述第一导轨和所述第二导轨的侧边在竖直方向上倾斜设置，所述第一溜板和所述第二溜板固定连接，所述安装平台固定在所述第一导轨上。本发明的双轴气浮平台，运动精度高、便于安装、灵活、实用。

Description

双轴气浮平台及空气静压多轴机床
技术领域
本发明涉及一种双轴气浮平台及空气静压多轴机床。
背景技术
现有小型多轴机床多采用机械导轨，其属于接触式导轨，不可避免的会和基体产生摩擦，在高速状态下会有生热和磨损产生，尤其是频繁往复运动的场合，机械滚子滚珠的磨损非常严重，精度很容易丢失掉。此外由于定制进口高精度多轴机床多采用的固定品牌的驱控方案，整机进口成本昂贵，与国内客户现有设备或系统匹配度不高，不利于多需求的客户自主调配和后期维护。
有鉴于此，有必要对现有的小型多轴机床予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双轴气浮平台，以解决现有小型多轴机床容易产生磨损的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种双轴气浮平台，所述双轴气浮平台包括在水平方向垂直设置的第一导轨和第二导轨、设置在所述第一导轨延伸方向两侧的第一溜板、设置在所述第二导轨延伸方向两侧的第二溜板、用以在所述第一溜板与所述第一导轨和所述第二溜板与第二导轨之间形成气膜的充气组件、设置在所述第一导轨上的第一驱动电机及第一光栅尺、设置在所述第二导轨上的第二驱动电机及第二光栅尺、安装平台，所述第一导轨在竖直方向设置在所述第二导轨的上方，所述第一导轨和所述第二导轨的侧边在竖直方向上倾斜设置，所述第一溜板和所述第二溜板固定连接，所述安装平台固定在所述第一导轨上，所述第一驱动电机用以驱动所述第一导轨相对所述第一溜板运动，所述第二驱动电机用以驱动所述第二溜板相对所述第二导轨运动。
作为本发明的进一步改进，所述第一导轨的下表面向上凹设有第一安装槽，所述第一驱动电机和所述第一光栅尺设置在所述第一安装槽内，所述第二导轨的上表面向下凹设有第二安装槽，所述第二驱动电机和所述第二光栅尺设置在所述第二安装槽内。
作为本发明的进一步改进，所述双轴气浮平台还包括连接板，所述连接板设置在所述第一溜板和所述第二溜板之间，且与所述第一溜板和所述第二溜板固定连接。
作为本发明的进一步改进，所述充气组件与所述第一溜板和所述第二溜板通过气管连接以提供空气，所述气管设置在所述连接板内。
作为本发明的进一步改进，所述双轴气浮平台还包括用以连接电源的柔性无尘拖链、连接所述柔性无尘拖链的线缆，所述线缆分别连接所述第一导轨和所述第二导轨，所述连接板的一端设有沿所述第一导轨延伸方向贯穿设置的收线槽，所述线缆设置在所述收线槽内。
作为本发明的进一步改进，所述第二导轨的两端均设有限位挡板以限制所述第二溜板的位置，所述双轴气浮平台还包括连接所述第二溜板和所述限位挡板的风琴罩以遮罩所述第二导轨。
本发明还提供一种空气静压多轴机床，所述空气静压多轴机床包括基座、设置在所述基座上沿竖直方向向上延伸的立柱、如上述的双轴气浮平台、设置在所述立柱上的竖直气浮平台，所述双轴气浮平台设置在所述基座上。
作为本发明的进一步改进，所述竖直气浮平台包括沿竖直方向延伸的第三导轨、设置在所述第三导轨延伸方向两侧的第三溜板、设置在所述第三导轨上用以驱动所述第三导轨运动的第三驱动电机、设置在所述第三导轨上的第三光栅尺，所述充气组件在所述第三溜板和所述第三导轨之间形成气膜，所述第三导轨的侧边沿水平方向倾斜设置。
作为本发明的进一步改进，所述竖直气浮平台还包括设置在所述第三溜板两侧的配重气缸、沿水平方向设置在第三导轨一侧的固定溜板、设置在所述第三导轨上端的端部挡板，所述固定溜板与所述第三溜板固定，所述配重气缸与所述固定溜板和端部挡板固定连接。
作为本发明的进一步改进，所述竖直气浮平台还包括设置在所述第三导轨沿水平方向另一侧的安装过渡板、用以连接固定溜板与所述第三溜板的固定件、设置在所述第三导轨上下两端的限位垫块。
本发明的有益效果是：本发明的双轴气浮平台，通过设置充气组件，从而形成气膜，使得所述第一导轨、第二导轨实现气浮功能，降低摩擦、提高精度。本发明的双轴气浮平台，运动精度高、便于安装、灵活、实用。
附图说明
图1是本发明的空气静压多轴机床的结构示意图；
图2是本发明的空气静压多轴机床的正面结构示意图；
图3是本发明的双轴气浮平台的结构示意图；
图4是本发明的空气静压多轴机床的竖直气浮平台的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1至图4所示，本发明的空气静压多轴机床100包括基座1、设置在所述基座1上沿竖直方向向上延伸的立柱2、双轴气浮平台3、设置在所述立柱2上的竖直气浮平台4、设置在所述基座1下方的多个支架5、设置在支架5与所述基座1之间的橡胶阻尼隔震垫6、电控柜7。
多个所述支架5围设形成收容空间51，所述电控柜7设置在所述收容空间51内，并与所述双轴气浮平台3和所述竖直气浮平台4电性连接，以控制二者的运动。这样可以实现内部走线，避免线缆外露，使得整个设备更加紧凑，可以实现一体化运输。
所述基座1和立柱2采用大理石材料制得，以获得更好刚度及绝缘性能。所述橡胶阻尼隔震垫6可以有效的隔绝振动，获得更好的加工稳定性。
如图1和图3所示，所述双轴气浮平台3设置在所述基座1上。所述双轴气浮平台3包括在水平方向垂直设置的第一导轨301和第二导轨302、设置在所述第一导轨301延伸方向两侧的第一溜板303、设置在所述第二导轨302延伸方向两侧的第二溜板304、用以在所述第一溜板303与所述第一导轨301和所述第二溜板304与第二导轨302之间形成气膜的充气组件、设置在所述第一导轨301上的第一驱动电机306及第一光栅尺307、设置在所述第二导轨302上的第二驱动电机及第二光栅尺、安装平台308、用以连接第一溜板303和第二溜板304的连接板309、用以连接电源的柔性无尘拖链310、连接所述柔性无尘拖链310的线缆、风琴罩311。
所述第一导轨301在竖直方向设置在所述第二导轨302的上方。
所述第一导轨301和所述第二导轨302的侧边在竖直方向上倾斜设置。本实施例中，所述第一导轨301的截面呈正梯形状，所述第二导轨302的截面呈倒梯形状。所述第一溜板303和第二溜板304朝向所述第一导轨301和第二导轨302的一侧倾斜设置以分别与所述第一导轨301和第二导轨302配合。
所述第一溜板303和所述第二溜板304固定连接，进一步的，所述连接板309设置在所述第一溜板303和所述第二溜板304之间，且与所述第一溜板303和所述第二溜板304固定连接，所述连接板309同时与所述第一导轨301和第二导轨302抵持，以限制所述第一导轨301和第二导轨302在竖直方向的运动。所述连接板309的一端设有沿所述第一导轨301延伸方向贯穿设置的收线槽312。
本实施例中，充气组件包括储气罐305和气管，所述储气罐305设置在所述收容空间51内，所述气管设置在所述连接板309内且与所述第一溜板303和第二溜板304连接，以在所述第一溜板303和所述第一导轨301之间形成气膜或者在所述第二溜板304和第二导轨302之间形成气膜。
所述第一导轨301的下表面向上凹设有第一安装槽313，所述第一驱动电机306和所述第一光栅尺307设置在所述第一安装槽313内，所述第二导轨302的上表面向下凹设有第二安装槽314，所述第二驱动电机和所述第二光栅尺设置在所述第二安装槽314内。所述第一光栅尺307和所述第二光栅尺保证了所述第一导轨301和第二导轨302的直线度和精度。
所述安装平台308固定在所述第一导轨301上，所述第一驱动电机306用以驱动所述第一导轨301相对所述第一溜板303运动，所述第二驱动电机用以驱动所述第二溜板304相对所述第二导轨302运动。所述安装平台308用以安装工件或者继承其他配件。
所述线缆分别连接所述第一导轨301和所述第二导轨302，所述线缆设置在所述收线槽312内。本实施例中，所述柔性无尘拖链310与所述电控柜7连接，所述电控柜7提供电力及控制信号。
所述第二导轨302的两端均设有限位挡板315以限制所述第二溜板304的位置。所述风琴罩311连接所述第二溜板304和所述限位挡板315以遮罩所述第二导轨302。所述风琴罩311可以实现日常防护，避免粉尘、切削液等落到第二导轨302，保证第二导轨302运行精度。
本实施例的所述双轴气浮平台3使用方式如下：
当需要控制所述安装平台308沿着第二导轨302延伸方向运动时，所述第二驱动电机启动，驱动所述第二溜板304、连接板309、第一溜板303、第一导轨301和安装平台308沿着所述第二导轨302延伸方向运动；当需要控制所述安装平台308沿着第一导轨301延伸方向运动时，所述第一驱动电机306启动，驱动所述第一导轨301和安装平台308相对所述第一溜板303运动。
本实施例中，所述连接板309通过与所述第一溜板303和第二溜板304的配合，在高度方向上限制所述第一导轨301和第二导轨302的运动，相较现有技术而言，可以节省掉一个限位板结构，降低了所述双轴气浮平台3的高度，同时也降低了运动质心，提高了运行的平稳性。
如图4所示，所述竖直气浮平台4包括沿竖直方向延伸的第三导轨401、设置在所述第三导轨401延伸方向两侧的第三溜板402、设置在所述第三导轨401上用以驱动所述第三导轨401运动的第三驱动电机403、设置在所述第三导轨401上的第三光栅尺404、设置在所述第三溜板402两侧的配重气缸405、沿水平方向设置在第三导轨401一侧的固定溜板406、设置在所述第三导轨401上端的端部挡板407、设置在所述第三导轨401沿水平方向另一侧的安装过渡板408、用以连接固定溜板406与所述第三溜板402的固定件409、设置在所述第三导轨401上下两端的限位垫块410。
所述充气组件在所述第三溜板402和所述第三导轨401之间形成气膜，所述第三导轨401的侧边沿水平方向倾斜设置。
所述固定溜板406与所述第三导轨401抵持，进一步的，所述第三导轨401的侧边自靠近所述固定溜板406的一侧向朝向安装过渡板408的一侧向内倾斜，所述固定溜板406与所述第三导轨401抵持，以避免所述第三导轨401在水平方向上产生位移。如此设置使的所述竖直气浮平台4厚度更薄，同时可以降低对所述立柱2造成的扭矩力。
所述固定溜板406与所述第三溜板402固定，所述配重气缸405与所述固定溜板406和端部挡板407固定连接。本实施例中，所述固定溜板406固定在所述立柱2上。所述配重气缸405用于平衡运动部件整体质量，避免垂直方向运动造成的惯性力对精度造成影响。
所述限位垫块410用以限制所述第三导轨401的运动。
所述安装过渡板408用以安装主轴或者转台等附属零件。
所述第三驱动电机403启动以驱动所述第三导轨401上下运动，进而带动安装过渡板408上的附属零件上下运动。通过与所述双轴气浮平台3配合使用，实现了多轴定位。
另外，本实施例中的双轴气浮平台3和竖直气浮平台4为模块化设计，可以根据生产的需求进行替换，具有高度的互换性，这样有效提高制造生产柔性的同时，更容易管控部件精度，提高生产效率，减少装配难度，更灵活的满足客户多样化需求，减少研发设计时间，提高市场反应能力。
所述立柱2上还可以集成除竖直气浮平台4以外的其他气浮组件，实现多轴削铣。
本发明的空气静压多轴机床100和双轴气浮平台3，通过设置充气组件，从而形成气膜，使得所述第一导轨301、第二导轨302和第三导轨401实现气浮功能，降低摩擦、提高精度；通过将所述第一导轨301、第二导轨302和第三导轨401侧边倾斜设置，从而使得整体结构更加紧凑，减少体积及运动质量；所述双轴气浮平台3和竖直气浮平台4为模块化设计，有效减少了加工成本和备货周期，使得制造更加柔性，装配精度更容易保证。本发明的空气静压多轴机床100和双轴气浮平台3，运动精度高、便于安装、灵活、实用。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种双轴气浮平台，其特征在于：所述双轴气浮平台包括在水平方向垂直设置的第一导轨和第二导轨、设置在所述第一导轨延伸方向两侧的第一溜板、设置在所述第二导轨延伸方向两侧的第二溜板、用以在所述第一溜板与所述第一导轨和所述第二溜板与第二导轨之间形成气膜的充气组件、设置在所述第一导轨上的第一驱动电机及第一光栅尺、设置在所述第二导轨上的第二驱动电机及第二光栅尺、安装平台，所述第一导轨在竖直方向设置在所述第二导轨的上方，所述第一导轨和所述第二导轨的侧边在竖直方向上倾斜设置，所述第一溜板和所述第二溜板固定连接，所述安装平台固定在所述第一导轨上，所述第一驱动电机用以驱动所述第一导轨相对所述第一溜板运动，所述第二驱动电机用以驱动所述第二溜板相对所述第二导轨运动。
2.根据权利要求1所述的双轴气浮平台，其特征在于：所述第一导轨的下表面向上凹设有第一安装槽，所述第一驱动电机和所述第一光栅尺设置在所述第一安装槽内，所述第二导轨的上表面向下凹设有第二安装槽，所述第二驱动电机和所述第二光栅尺设置在所述第二安装槽内。
3.根据权利要求1所述的双轴气浮平台，其特征在于：所述双轴气浮平台还包括连接板，所述连接板设置在所述第一溜板和所述第二溜板之间，且与所述第一溜板和所述第二溜板固定连接。
4.根据权利要求3所述的双轴气浮平台，其特征在于：所述充气组件与所述第一溜板和所述第二溜板通过气管连接以提供空气，所述气管设置在所述连接板内。
5.根据权利要求3所述的双轴气浮平台，其特征在于：所述双轴气浮平台还包括用以连接电源的柔性无尘拖链、连接所述柔性无尘拖链的线缆，所述线缆分别连接所述第一导轨和所述第二导轨，所述连接板的一端设有沿所述第一导轨延伸方向贯穿设置的收线槽，所述线缆设置在所述收线槽内。
6.根据权利要求1所述的双轴气浮平台，其特征在于：所述第二导轨的两端均设有限位挡板以限制所述第二溜板的位置，所述双轴气浮平台还包括连接所述第二溜板和所述限位挡板的风琴罩以遮罩所述第二导轨。
7.一种空气静压多轴机床，其特征在于：所述空气静压多轴机床包括基座、设置在所述基座上沿竖直方向向上延伸的立柱、如权利要求1-6任意一项所述的双轴气浮平台、设置在所述立柱上的竖直气浮平台，所述双轴气浮平台设置在所述基座上。
8.根据权利要求7所述的空气静压多轴机床，其特征在于：所述竖直气浮平台包括沿竖直方向延伸的第三导轨、设置在所述第三导轨延伸方向两侧的第三溜板、设置在所述第三导轨上用以驱动所述第三导轨运动的第三驱动电机、设置在所述第三导轨上的第三光栅尺，所述充气组件在所述第三溜板和所述第三导轨之间形成气膜，所述第三导轨的侧边沿水平方向倾斜设置。
9.根据权利要求8所述的空气静压多轴机床，其特征在于：所述竖直气浮平台还包括设置在所述第三溜板两侧的配重气缸、沿水平方向设置在第三导轨一侧的固定溜板、设置在所述第三导轨上端的端部挡板，所述固定溜板与所述第三溜板固定，所述配重气缸与所述固定溜板和端部挡板固定连接。
10.根据权利要求9所述的空气静压多轴机床，其特征在于：所述竖直气浮平台还包括设置在所述第三导轨沿水平方向另一侧的安装过渡板、用以连接固定溜板与所述第三溜板的固定件、设置在所述第三导轨上下两端的限位垫块。
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