CN113929012B - 一种楔形升降轴结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种楔形升降轴结构，涉及自动化制造技术领域，将丝杆与溜板垂直设置，能够极大节省竖直方向安装空间，优化的结构能够提高可靠度和定位精度；该升降轴结构包括：驱动组件，用于产生实现水平位移的驱动力；转向组件，与水平向驱动组件连接，用于实现水平位移到竖直位移的转化；溜板，与转向组件连接，用于将转化后的竖直位移传递到待升降设备；转向组件包括上三角板和下三角板；两三角板均为等腰直角三角板或由等腰直角三角板改形得到的几何板；上三角板的一个直角边水平向设置且上三角板在驱动组件的驱动力下水平移动；两三角板的斜边滑动连接，实现下三角板竖直移动。本发明提供的技术方案适用于自动化制造升降的过程中。

Description

一种楔形升降轴结构
技术领域
本发明涉及自动化制造技术领域，尤其涉及一种楔形升降轴结构。
背景技术
自动化技术广泛用于工业、农业、军事、制造业、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。自动化是制造行业的发展趋势。
目前，丝杆螺母作为传动机构在机械领域中运用十分广泛，通常情况下通过驱动螺母转动即可带动丝杆实现移动，或者通过丝杆的移动带动螺母实现转动，通过上述两种工作状态，来实现各种传动功能需求。当丝杆作为升降机构使用时，通过将丝杆竖直方向安装，通过驱动螺母来实现丝杆的升降。驱动的电机一般放在升降轴的竖直方向通过丝杠滑轨来实现升降运动，但是电机在竖直方向会占用很多空间，对于竖直方向空间狭小的情况，无法适用。
因此，有必要研究一种楔形升降轴结构来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种楔形升降轴结构，能够实现竖直方向空间狭小无空间放置驱动电机条件下的升降功能，实现高精密短距离升降，实现精密移动和定位。
本发明提供一种楔形升降轴结构，其特征在于，所述升降轴结构包括：
驱动组件，用于产生实现水平位移的驱动力；
转向组件，与水平向驱动组件连接，用于实现水平位移到竖直位移的转化；
溜板，与转向组件固定连接，用于将转化后的竖直位移传递到待升降设备。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述转向组件包括上三角板和下三角板；所述上三角板和下三角板均为等腰直角三角板或由等腰直角三角板改形得到的四边以上的几何板；
所述上三角板的一个直角边水平向设置，且所述上三角板在所述驱动组件的驱动力作用下水平移动；
所述上三角板的斜边和所述下三角板的斜边滑动连接，在所述上三角板水平移动带动下实现竖直移动。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述驱动组件包括电机、滚珠丝杆和滚珠螺母；
所述电机与滚珠丝杆连接，所述滚珠螺母套设在所述滚珠丝杆上；
所述滚珠丝杆可活动的穿设在所述上三角板内，所述滚珠螺母与所述上三角板固定连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述升降轴结构还包括背板和垂直与背板设置的电机座固定板；
所述电机与所述电机座固定板固定连接；
所述背板上设有方形过孔，所述转向组件穿设在所述方形过孔内；
所述电机座固定板穿设于所述方形过孔顶部。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电机座固定板下表面固定设有第一直线导轨，所述上三角板与所述第一直线导轨滑动连接；所述上三角板的斜边固定设有第二直线导轨，所述下三角板的斜边与所述第二直线导轨滑动连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方形过孔的一侧设有三角支撑板，在不影响所述上三角板和所述下三角板移动的情况下为其提供支撑力。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述溜板与所述下三角板的竖直向直角边平行且固定连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电机通过联轴器与所述滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杆的电机端穿设在丝杆固定座中，所述丝杆固定座与所述电机座固定板固定连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述上三角板内设有螺母槽，所述滚珠螺母固定设于所述螺母槽内。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述溜板与竖直设于背板一侧的直线升降导轨滑动连接。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：将电机以及滚珠丝杆与溜板垂直设置，能够极大节省竖直方向安装空间；
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：优化的结构和连接方式，能够提高升降轴结构的可靠度以及定位精度；
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明可以用于晶圆切割过程的精密移动和定位，为晶圆的自动化精确切割提供支持。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的楔形升降轴结构图A；
图2是本发明一个实施例提供的楔形升降轴结构图B；
图3是本发明一个实施例提供的楔形升降轴低位剖面图；
图4是本发明一个实施例提供的楔形升降轴高位剖面图；
图5是本发明一个实施例提供的楔形升降轴内部结构图；
图6是本发明一个实施例提供的限位结构图；
图7是本发明一个实施例提供的溜板正立面结构图。
其中，图中：
1、伺服电机；2、调平板；3、背板；4、直线升降导轨；5、溜板；6、硬限位；7、限位传感器；8、电机座固定板；9、三角支撑板；10、光栅尺读数头；11、联轴器；12、滚珠丝杆；13、丝杆固定座；14、滚珠螺母；15、下三角板；16、第二交叉滚子直线导轨；17、第一交叉滚子直线导轨；18、上三角板；19、限位监测件；20、限位轨道。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
针对现有技术中将驱动电机设置在升降轴的竖直方向，从而导致在升降轴投影方向会占用大量的空间的问题，本发明提供一种锲形升降轴结构，将驱动电机固定在垂直升降溜板的位置，通过滚珠丝杆驱动三角板转化为竖直方向直线导轨的上下运动，实现升降运动。此楔形结构比传统升降结构占用更少的竖直空间，而且重心偏下，运动过程中整体结构的稳定性更好，减少影响设备平台的振动，提升设备的整体运行精度。
如图1-2所示。锲形升降轴结构包括竖向设置的背板3，用于将整个升降轴结构与外部平台进行固定，同时对整个升降轴结构起到支撑作用。背板3的底部设有横向设置的电机座固定板8，电机座固定板8的一端穿过背板3且有小部分突出，两者为垂直固定连接，且电机座固定板8的宽度小于背板3的宽度，使得电机固定板8的两侧均有背板闲置区域。电机座固定板8长段的下方固定设有电机座，电机座的一部分与电机座固定板8下表面直接连接，另一部分突出在外(即远离背板的方向)。伺服电机1固定在电机座突出部分，即电机座的外端。丝杆固定座13设置在电机座的内端处，滚珠丝杆12穿过丝杠固定座13设置。伺服电机1通过联轴器11与滚珠丝杆12的一端连接，带动滚珠丝杆12转动。
如图3-5所示。背板3从电机座固定板8的设置位置至底部，开设有方形过孔，该方形过孔处设有转向组件。该方形过孔能够为转向组件提供基本的支撑力。转向组件主要包括滚珠螺母14、上三角板18、下三角板15、三角支撑板9和溜板5。
电机座固定板8的一侧设有该三角支撑板9，三角支撑板9穿过方形过孔与背板3固定连接，用于与上三角板18和下三角板15活动连接，为上三角板和下三角板提供支撑力。三角支撑板9的上端设有水平滑轨，上三角板18与水平滑轨滑动连接；三角支撑板9的水平滑轨下方设有垂直滑轨，下三角板15与垂直滑轨滑动连接。上三角板18和下三角板15均为等腰直角三角板。
上三角板18的竖直向直角边上设有螺母槽以及与螺母槽同轴且连通设置的丝杠固定孔，丝杠固定孔为过孔，滚珠丝杆12的另一端(即非电机连接端)穿入该丝杠固定孔中，起到对丝杠竖直向的定位和固定作用。滚珠螺母14套设在滚珠丝杆12上，且设置在螺母槽内并与上三角板18固定连接。滚珠螺母14在滚珠丝杆12的带动下沿丝杆左右移动，同时带动上三角板18左右移动。电机座固定板8的下表面固定设有第一交叉滚子直线导轨17，上三角板18的顶部(即上直角边)与该第一交叉滚子直线导轨17滑动连接，保证了上三角板18左右移动时能够准确的沿水平向轨道移动。上三角板18的斜边固定设有第二交叉滚子直线导轨16，下三角板15的斜边与第二交叉滚子直线导轨16滑动连接。当上三角板18左右移动时会推动或拉动下三角板15沿第二交叉滚子直线导轨16滑动。又由于第二交叉滚子直线导轨16的设置角度是45°，所以下三角板15呈现竖直向移动，从而实现横向移动到纵向运动的转化。下三角板15的侧直角边与溜板5固定连接，从而带动溜板5的竖直运动，实现升降。为了保证精度，也为了增强锲形升降轴结构的可承载强度，在背板3的一侧设置竖直的直线升降导轨4，溜板5与直线升降导轨4滑动连接，从而实现溜板5与背板3的连接。
为了进一步节省空间，可以在不影响功能的情况下，将上三角板18的水平直角边和斜边形成的角可以砍去一部分，下三角板15的竖直直角边和斜边形成的角也可以砍去一部分，留下空间用于设置必要的传感器或其他高精密检测设备。
正常运行流程为：伺服电机1转动通过联轴器11驱动滚珠丝杆12转动，从而带动滚珠螺母14左右移动，滚珠螺母不仅与上三角板18固定还与下三角板15连接，上三角板18与第一交叉滚子直线导轨17连接，第一交叉滚子直线导轨17又与电机座固定板连接，故相对于电机是固定不动的，所以当滚珠螺母14左右移动时上三角板就会沿第一交叉滚子直线导轨17平行的方向左右移动，与此同时下三角板也会被带动沿第二交叉滚子直线导轨16平行的方向左右移动，但是第二交叉滚子直线导轨16的另一侧则通过下三角板与溜板5固定在一起，所以此时下三角板15的移动转化为溜板的上下移动。
如图7所示，溜板包括竖直设置的板状部和设于板状部外侧的外接端，外接端用于与外部的激光聚焦镜等待升降设备连接，实现待升降设备的升降功能。溜板的板状部和外接端采用一体式结构，通过一体式机械加工可保证使用终端，即激光聚焦镜，与导轨固定面的垂直度，实现精密级激光对焦移动。
在背板的底部设有光栅尺读数头10，用于精密读取下三角板的竖直移动数据，从而提升了升降运动的定位精度。
电机座固定板8的两侧均设有固定板支架，固定板支架上端与电机座固定板固接，侧边与背板3固接，起到支撑和固定电机座固定板的作用。
如图1和图6所示，背板3的一侧壁上固定设有垂直向的限位轨道20，硬限位6的一端与限位轨道20滑动连接，另一端与溜板固定连接。溜板上下移动时沿限位轨道20进行，且限位轨道20的上下端为溜板移动的上下限，起到限位作用。限位轨道20的结构可以是横躺的开口朝外的类“U”形，横躺类“U”形的上下端之间设有导向杆，导向杆与设于硬限位6端部的导向孔插接。横躺类“U”形的上下端起到限位作用。限位轨道20也可以是其他能够与硬限位6滑动连接并起到上下端限位作用的结构。
背板侧壁、限位轨道20上方还设有限位传感器7，溜板的上端设有限位监测件19，限位监测件与限位传感器7配合使用。限位传感器7通过检测限位监测件19的位置确定溜板的实际移动情况。该监测信号发送给本申请结构的控制单元，控制单元根据溜板的位置信号对电机的工作进行控制。
限位监测与硬限位功能一起作用，确保机构在运行过程中的安全，避免意外危险发生。
背板3的上部设有调平板2，可以在固定整个升降轴结构时确保整个楔形升降结构在安装后与平台的垂直度。
以上对本申请实施例所提供的一种楔形升降轴结构，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“中”、“横向”、“竖向”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。上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (3)

1.一种楔形升降轴结构，其特征在于，所述升降轴结构包括：
驱动组件，用于产生实现水平位移的驱动力；
转向组件，与水平向驱动组件连接，用于实现水平位移到竖直位移的转化；
溜板，与转向组件固定连接，用于将转化后的竖直位移传递到待升降设备；
背板和垂直于背板设置的电机座固定板；
所述电机座固定板与电机固定连接；
所述背板的底部设有方形过孔，所述转向组件穿设在所述方形过孔内；
所述电机座固定板穿设于所述方形过孔顶部；所述电机座固定板的一端穿过背板且有小部分突出，两者为垂直固定连接；
所述转向组件包括上三角板和下三角板；所述上三角板和下三角板均为等腰直角三角板或由等腰直角三角板改形得到的四边以上的几何板；
所述上三角板的一个直角边水平向设置，且所述上三角板在所述驱动组件的驱动力作用下水平移动；
所述上三角板的斜边和所述下三角板的斜边滑动连接，在所述上三角板水平移动带动下实现竖直移动；
所述电机座固定板下表面固定设有第一直线导轨，所述上三角板与所述第一直线导轨滑动连接；所述上三角板的斜边固定设有第二直线导轨，所述下三角板的斜边与所述第二直线导轨滑动连接；
所述溜板与所述下三角板的竖直向直角边平行且固定连接；所述溜板与竖直设于背板一侧的直线升降导轨滑动连接；
所述驱动组件包括所述电机、滚珠丝杆和滚珠螺母；
所述电机与滚珠丝杆连接，所述滚珠螺母套设在所述滚珠丝杆上；
所述滚珠丝杆可活动的穿设在所述上三角板内，所述滚珠螺母与所述上三角板固定连接；
所述上三角板内设有螺母槽，所述滚珠螺母固定设于所述螺母槽内。
2.根据权利要求1所述的楔形升降轴结构，其特征在于，所述方形过孔的一侧设有三角支撑板，在不影响所述上三角板和所述下三角板移动的情况下为其提供支撑力。
3.根据权利要求1所述的楔形升降轴结构，其特征在于，所述电机通过联轴器与所述滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杆的电机端穿设在丝杆固定座中，所述丝杆固定座与所述电机座固定板固定连接。
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