CN114439852A - 耐腐蚀的三坐标高精密移动平台 - Google Patents

耐腐蚀的三坐标高精密移动平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，包括X向移动组件、Y向移动组件和Z向移动组件；Y向移动组件设于X向移动组件上，X向移动组件被一环形的密封带机构密封于耐腐蚀的塑料箱体内；塑料箱体的前面板上开设方形镂空，以供Y向移动组件沿X轴做往复运动；Z向移动组件设置于Y向移动组件上，且通过Y向移动组件带动Z向移动组件沿Y轴做往复运动。本发明基于X向移动组件、Y向移动组件和Z向移动组件的配合运动，可实现平台在三维方向的精密移动；除此，本发明无任何暴露的金属部件，密封性能好，能满足各种强化学腐蚀的工作环境；在选材上，本发明具有超痕量金属杂质，满足半导体、地球化学等领域超低痕量金属杂质要求。

Description

耐腐蚀的三坐标高精密移动平台
技术领域
本发明属于三坐标移动平台的技术领域，具体涉及一种耐腐蚀的三坐标高精密移动平台。
背景技术
三坐标高精密移动平台在自动化实验室、三维检测、三坐标加工（雕刻机、数控机床）以及其它需要三维定位领域被广泛应用。
在医疗、环境、地球化学、化学化工等自动化实验室配备自动移液、加液的设备常依赖于三坐标高精密移动平台。而上述领域，特别是化学实验室，常使用具有强烈腐蚀性的试剂，其工作环境通常有腐蚀性气体。而三坐标移动平台不可避免会使用大量的金属部件，如电机、传动轴、紧固件、轴承等。这些金属部件长期暴露于腐蚀性气体氛围中会出现腐蚀现象，从而影响三坐标移动平台的使用寿命和移动精度。另一方面，在半导体、地球化学等领域，又要求实验环境具备超痕量金属杂质；而现有的三坐标移动平台在选材上很难做到，且暴露于腐蚀性气体氛围的金属部件有被腐蚀，从而释放金属杂质的风险。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，以解决或改善上述的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其包括X向移动组件、Y向移动组件和Z向移动组件；
Y向移动组件设于X向移动组件上，X向移动组件被一环形的密封带机构密封于耐腐蚀的塑料箱体内；塑料箱体的前面板上开设方形镂空，以供Y向移动组件沿X轴做往复运动；
Z向移动组件设置于Y向移动组件上，且通过Y向移动组件带动Z向移动组件沿Y轴做往复运动。
进一步地，X向移动组件包括X向直线滑台、X向驱动电机和X向滑块； X向直线滑台固定于安装底板上，X向直线滑台上设置X向同步带，X向滑块设置于X向同步带上，X向驱动电机固定于X向直线滑台的一端，用以驱动X向同步带和X向滑块沿X轴向做往复运动。
进一步地，Y向移动组件包括Y向直线滑台、Y向固定密封盒和Y向驱动电机；Y向固定密封盒固定于X向滑块上，Y向驱动电机与Y向直线滑台上的Y向同步带连接，Y向同步带上设有Y向同步带连接压块；Y向驱动电机的出轴设置有电机防腐机构；
电机防腐机构包括堵头，堵头盖在同步带轮一端，同步带轮适配在电机出轴上，电机出轴上套设塑料防腐管，且电机出轴穿过第一骨架油封，第一骨架油封固定在Y向固定密封盒侧面的穿孔内，Y向驱动电机固定于穿孔面的外表面上。
进一步地，Y向固定密封盒为中空的六面体，其前表面与Y向滑台连接座连接，Y向固定密封盒前表面的Y向挡板与Y向滑台连接座上均开设有方形的镂空，用以过Y向直线滑台和Y向同步带；Y向固定密封盒右侧面设置有圆形过孔，围绕圆形过孔在Y向固定密封盒外表面设置有螺纹孔，用以固定Y向驱动电机。
进一步地，Z向移动组件包括Z向移动滑台、密封盒和舵机；Z向移动滑台固定于Y向同步带连接压块上，Z向移动滑台内设有Z向同步带，Z向同步带两端分别套设于Z向同步带主动轮和Z向同步带从动轮上；舵机密封于塑料盒内，舵机出轴圆口采用第二骨架油封密封，Z向同步带主动轮适配于舵机出轴上。
进一步地，塑料箱体呈长方体状，其包括前面板、安装底板、后板、左侧板、右侧板和上盖板。
进一步地，密封带机构包括耐腐蚀的密封带和用于将密封带紧压在塑料箱体前面板内表面的密封带自适应紧贴机构；密封带在塑料箱体内围绕成一个环形，并紧贴于塑料箱体前面板的方形镂空，以隔绝箱体内部与外部环境；前面板的内表面围绕方形镂空设置有凸起的棱和若干个螺纹孔；密封带上开设有密封带镂空。
进一步地，还包括四根导向光轴，四根导向光轴分布于长方体矩形腔体内的四个边角上；密封带缠绕于四根导向光轴上，每根光轴两端均有轴承，用以密封带围绕导向光轴做环形往复运动。
进一步地，密封带的两端均开设过孔，采用一对压片与密封带的两端连接，再通过螺钉与孔的配合将两对压片之间连接，以将密封带的两端相连接，形成一个闭环。
进一步地，密封带自适应紧贴机构包括弹簧压板和定位螺钉；弹簧压板边框上设置过孔，以适配定位螺钉；定位螺钉上套设弹簧，定位螺钉前端穿过弹簧压板上的过孔并固定于前面板的螺纹孔上，密封带位于前面板与弹簧压板之间。
本发明提供的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，具有以下有益效果：
本发明X向移动组件的X向直线滑台固定于安装底板上，基于X向驱动电机带动X向同步带转动；Y向移动组件固定于X向同步带上，从而Y向移动组件的整体能够在X向上做往复移动，以实现X向的移动。
本发明 Z向移动组件设置于Y向直线滑台上，通过Y向同步带的带动，从而使Z向移动组件能够整体在Y向上做往复移动。
本发明Z向移动组件通过舵机和Z向同步带的配合，实现Z向的运动。
本发明基于X向移动组件、Y向移动组件和Z向移动组件的配合运动，可实现平台在三维方向的精密移动。
本发明无任何暴露的金属部件，密封性能好，能满足各种强化学腐蚀的工作环境；在选材上，本发明具有超痕量金属杂质，满足半导体、地球化学等领域超低痕量金属杂质要求。本发明采用的自适应密封机构，能够自动适应设备的形变，自动调节张紧，使密封带始终紧贴被密封面，保证密封的效果。
本发明采用同步带传动，无脉动，无噪音，精度高。
附图说明
图1为耐腐蚀三坐标高精密移动平台正视图。
图2为耐腐蚀三坐标高精密移动平台结构图。
图3为密封箱体爆炸图。
图4为Y向固定密封盒与密封带模块爆炸图。
图5为Y向驱动电机密封盒爆炸图。
图6为密封带机构爆炸图。
图7为密封带机构。
图8为Z向移动组件正视图。
图9为Z向移动组件结构图。
图10为密封带。
图11为塑料箱体前面板。
其中，1、塑料箱体；11、前面板；11-1、方形镂空；11-2、棱；11-3、螺纹孔；12、安装底板；13、右侧板；14、后板；15、左侧板；16、上盖板；
2、密封带机构；21、密封带；21-1、密封带镂空；21-2、过孔；22、弹簧压板；23、定位螺钉；24、轴承；25、导向光轴；26、压片；
3、X向移动组件；31、X向驱动电机；32、X向直线滑台；33、X向滑块；
4、Y向移动组件；41、Y向直线滑台；42、Y向固定密封盒；42-1、密封盒侧板；42-2、顶板；43、Y向驱动电机；44、Y向滑台连接座；45、Y向同步带；46、Y向挡板；47、塑料防腐管；48、第一骨架油封；49、同步带轮；410、堵头；
5、Z向移动组件；51、Z向移动滑台；52、密封盒；53、Z向同步带；54、Y向同步带连接压块；55、Z向同步带主动轮；56、Z向同步带从动轮；57、舵机；58、第二骨架油封。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
根据本申请的一个实施例，参考图1和图2，本方案的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，包括X向移动组件3、Y向移动组件4和Z向移动组件5，基于该三个移动组件，以实现平台在三维方向的精密移动。
Y向移动组件4设于X向移动组件3上，X向移动组件3被一环形的密封带机构2密封于耐腐蚀的塑料箱体1内；塑料箱体1的前面板11上开设方形镂空11-1，以供Y向移动组件4沿X轴做往复运动。
Z向移动组件5设置于Y向移动组件4上，且通过Y向移动组件4带动Z向移动组件5沿Y轴做往复运动。
作为本实施例X向移动组件3进一步的技术方案，参考图2和图3，X向移动组件3整体密封于耐腐蚀的塑料箱体1内，其包括X向直线滑台32、X向驱动电机31和X向滑块33。
X向直线滑台32固定于安装底板12上，X向直线滑台32上设置X向同步带，X向滑块33设置于X向同步带上，X向驱动电机31固定于X向直线滑台32的一端，用以驱动X向同步带和X向滑块33沿X轴做往复运动。
作为本实施例Y向移动组件4进一步的技术方案，参考图4和图5，Y向移动组件4包括Y向直线滑台41、Y向固定密封盒42和Y向驱动电机43。
Y向固定密封盒42固定于X向移动组件3中的X向滑块33上，Y向驱动电机43与Y向直线滑台41上的Y向同步带45连接，Y向同步带45上设有Y向同步带连接压块54。
X向驱动电机31转动，带动X向同步带和X向滑块33沿X向做往复运动，进而带动Y向移动组件4在X向上移动。
Y向驱动电机43的出轴设置有电机防腐机构，电机防腐机构包括堵头410，堵头410盖在同步带轮49一端，同步带轮49适配在电机出轴上，电机出轴上套设塑料防腐管47，且电机出轴穿过第一骨架油封48，第一骨架油封48固定在Y向固定密封盒42侧面的穿孔内，Y向驱动电机43固定于穿孔面的外表面上。
Y向固定密封盒42为中空的六面体，包括密封盒侧板42-1和顶板42-2，Y向固定密封盒42的前表面与Y向滑台连接座44连接，Y向固定密封盒42前表面的Y向挡板46与Y向滑台连接座44上均开设有方形的镂空，用以过Y向直线滑台41和Y向同步带45；Y向固定密封盒42右侧面设置有圆形过孔21-2，围绕圆形过孔21-2在Y向固定密封盒42外表面设置有螺纹孔11-3，用以固定Y向驱动电机43。
本发明的Y向驱动电机43位于的塑料箱体1内，且固定于一个Y向固定密封盒42的外表面上，其出轴处用第一骨架油封48密封，暴露的轴上套设塑料防腐管47，顶端安装塑料的同步带轮49，可防止金属组件暴露于腐蚀性氛围中。同步带轮49适配有耐腐蚀的Y向同步带45，用于驱动Z向移动组件5整体在Y向上做往复运动。本发明的Y向固定密封盒42固定于X轴上，且只有面向外界工作环境的一个面上开设缺口，用以过Y轴同步带和Y向直线滑台41，其余五个面均被密封。
作为本实施例Z向移动组件5进一步的技术方案，参考图8和图9，其包括Z向移动滑台51、密封盒52和舵机57。
Z向移动滑台51固定于Y向同步带连接压块54上，Z向移动滑台51内设有Z向同步带53，Z向同步带53两端分别套设于Z向同步带主动轮55和Z向同步带从动轮56上，舵机57密封于塑料盒内，舵机57出轴圆口采用第二骨架油封58密封，Z向同步带主动轮55适配于舵机57出轴上。
舵机57带动Z向同步带主动轮55旋转，进而带动其上的Z向同步带53和Z向同步带从动轮56转动，其中，Z向同步带53沿Z轴做往复运动，以实现在Z轴的移动。
作为本实施例塑料箱体1进一步的技术方案，塑料箱体1呈长方体状，其包括前面板11、安装底板12、后板14、左侧板15、右侧板13和上盖板16，前面板11上开设的方形镂空11-1用以供Y向移动组件4做X向的往复运动。
参考图6和图7，密封带机构2包括耐腐蚀的密封带21和用于将密封带21紧压在塑料箱体1前面板11内表面的密封带21自适应紧贴机构。
参考图10，密封带21在塑料箱体1内围绕成一个密闭环形，并紧贴于塑料箱体1前面板11方形镂空11-1的内表面，以使内部金属部件与外界腐蚀性氛围相对隔离，密封带21上开设有密封带镂空21-1。
参考图11，前面板11的内表面围绕方形镂空11-1设置有凸起的棱11-2和若干个螺纹孔11-3，凸起的棱11-2用于减少密封带21往返运动的摩擦力，螺纹孔11-3用以固定定位螺钉23。
密封带21缠绕于四根导向光轴25上，四根导向光轴25设置于塑料箱体1内，且分布于矩形腔体的四个边角上，且四根导向光轴25的两端均适配有轴承24，用于密封带21顺畅的围绕导向光轴25做环形往复运动。
密封带21的两端均开设过孔21-2，采用一对压片26与密封带21的两端连接，再通过螺钉与孔的配合将两对压片26之间连接，以将密封带21的两端相连接，形成一个闭环。
密封带21自适应紧贴机构包括弹簧压板22和定位螺钉23；弹簧压板22边框上设置过孔21-2，以适配定位螺钉23；定位螺钉23上套设弹簧，定位螺钉23前端穿过弹簧压板22上的过孔21-2，并固定于前面板11的螺纹孔11-3上，密封带21位于前面板11与弹簧压板22之间， 弹簧可顶紧弹簧压板22，进而紧压密封带21，将密封带21紧压在前面板11的内表面上。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其特征在于：包括X向移动组件、Y向移动组件和Z向移动组件；
所述Y向移动组件设于X向移动组件上，X向移动组件被一环形的密封带机构密封于耐腐蚀的塑料箱体内；所述塑料箱体的前面板上开设方形镂空，以供Y向移动组件沿X轴做往复运动；
所述Z向移动组件设置于Y向移动组件上，且通过Y向移动组件带动Z向移动组件沿Y轴做往复运动。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其特征在于：所述X向移动组件包括X向直线滑台、X向驱动电机和X向滑块；所述X向直线滑台固定于安装底板上，X向直线滑台上设置X向同步带，X向滑块设置于X向同步带上，X向驱动电机固定于X向直线滑台的一端，用以驱动X向同步带和X向滑块沿X轴向做往复运动。
3.根据权利要求2所述的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其特征在于：所述Y向移动组件包括Y向直线滑台、Y向固定密封盒和Y向驱动电机；所述Y向固定密封盒固定于X向滑块上，Y向驱动电机与Y向直线滑台上的Y向同步带连接，Y向同步带上设有Y向同步带连接压块；Y向驱动电机的出轴设置有电机防腐机构；
所述电机防腐机构包括堵头，堵头盖在同步带轮一端，同步带轮适配在电机出轴上，所述电机出轴上套设塑料防腐管，且电机出轴穿过第一骨架油封，第一骨架油封固定在Y向固定密封盒侧面的穿孔内，Y向驱动电机固定于穿孔面的外表面上。
4.根据权利要求3所述的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其特征在于：所述Y向固定密封盒为中空的六面体，其前表面与Y向滑台连接座连接，Y向固定密封盒前表面的Y向挡板与Y向滑台连接座上均开设有方形的镂空，用以过Y向直线滑台和Y向同步带；Y向固定密封盒右侧面设置有圆形过孔，围绕圆形过孔在Y向固定密封盒外表面设置有螺纹孔，用以固定Y向驱动电机。
5.根据权利要求4所述的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其特征在于：所述Z向移动组件包括Z向移动滑台、密封盒和舵机；所述Z向移动滑台固定于Y向同步带连接压块上，Z向移动滑台内设有Z向同步带，Z向同步带两端分别套设于Z向同步带主动轮和Z向同步带从动轮上；所述舵机密封于塑料盒内，舵机出轴圆口采用第二骨架油封密封，Z向同步带主动轮适配于舵机出轴上。
6.根据权利要求1所述的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其特征在于：所述塑料箱体呈长方体状，其包括前面板、安装底板、后板、左侧板、右侧板和上盖板。
7.根据权利要求6所述的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其特征在于：所述密封带机构包括耐腐蚀的密封带和用于将密封带紧压在塑料箱体前面板内表面的密封带自适应紧贴机构；所述密封带在塑料箱体内围绕成一个环形，并紧贴于塑料箱体前面板方形镂空的内表面，以隔绝箱体内部与外部环境；所述前面板的内表面围绕方形镂空设置有凸起的棱和若干个螺纹孔；所述密封带上开设有密封带镂空。
8.根据权利要求7所述的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其特征在于：还包括四根导向光轴，四根导向光轴分布于长方体矩形腔体内的四个边角上；所述密封带缠绕于四根导向光轴上，每根光轴两端均有轴承，用以密封带围绕导向光轴做环形往复运动。
9.根据权利要求8所述的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其特征在于：所述密封带的两端均开设过孔，采用一对压片与密封带的两端连接，再通过螺钉与孔的配合将两对压片之间连接，以将密封带的两端相连接，形成一个闭环。
10.根据权利要求9所述的耐腐蚀的三坐标高精密移动平台，其特征在于：所述密封带自适应紧贴机构包括弹簧压板和定位螺钉；所述弹簧压板边框上设置过孔，以适配定位螺钉；所述定位螺钉上套设弹簧，定位螺钉前端穿过弹簧压板上的过孔并固定于前面板的螺纹孔上，密封带位于前面板与弹簧压板之间。
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毛村: "基于虚拟样机技术的车铣复合数控机床涉及", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

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