CN114995525B - 运动台及蓄能状态调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种运动台及蓄能状态调整方法。运动台包括：底座；承载台，与底座相对设置且与底座之间形成安装空间；蓄能装置，位于安装空间内，蓄能装置包括蓄能部，处于蓄能状态的蓄能部具有预设压缩量，以用于向承载台施加蓄能力；导向装置，位于安装空间内且与承载台连接；驱动装置，位于安装空间内，驱动承载台沿导向方向运动；蓄能力的方向与驱动装置的驱动方向相互平行；蓄能装置的运动行程大于或等于驱动装置的运动行程；若初始蓄能状态与驱动装置的行程不匹配，调整蓄能装置的安装位置或者对蓄能装置的初始蓄能状态进行调整，直至驱动装置在行程范围内不会发生卡顿或卡住。本发明解决了现有技术中弹簧与微步电机的行程较难匹配的问题。

Description

运动台及蓄能状态调整方法

技术领域

本发明涉及蓄能装置技术领域，具体而言，涉及一种运动台及蓄能状态调整方法。

背景技术

目前，随着科学技术及精密运动技术的不断发展，尤其在半导体、高能物理、航空航天等设备的使用过程中，对位置调整精度的要求越来越高，对源动力及传输链路精度要求也越来越高，压电微步电机以其步距小、精度高、省略传输链路的精度损耗、体积小及断电位置保持刚度高等突出优点备受关注。然而，由于压电微步电机的驱动力较小，在大负载领域中，需要设置重力补偿装置或机构来平衡驱动电机需要克服的负载力。

在现有技术中，直接使用压缩或拉伸弹簧作为重力补偿机构，以在垂直方向上克服重力，即压缩或拉伸弹簧、压电微步电机均直接与负载接触，由于弹簧的结构和安装位置会对运动台的实际运动行程产生一定影响，使驱动行程和实际运动行程不匹配，通常需要对弹簧位置进行调试。常规方式无法直观得匹配弹簧和微步电机之间的运动行程，导致运动台实际行程受限或微步电机过载；因此为了避免行程上的不匹配，一般会反复调节弹簧的高度和压缩量，但常规的调节要么会有多余的机械应力，降低了运动台的稳定性，要么调节不方便，且安装位置受限，增大了工作人员的拆装难度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种运动台及蓄能状态调整方法，以解决现有技术中弹簧与微步电机的行程较难匹配的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种运动台，包括：底座；承载台，与底座相对设置且与底座之间形成安装空间；蓄能装置，设置在底座上且位于安装空间内，蓄能装置包括蓄能部，处于蓄能状态的蓄能部具有预设压缩量，以用于向承载台施加蓄能力；导向装置，设置在底座上且位于安装空间内，导向装置与承载台连接，通过导向装置对承载台进行导向，且导向装置的导向方向与水平方向之间呈夹角设置；驱动装置，设置在底座上且位于安装空间内，驱动装置的驱动端与承载台驱动连接，以驱动承载台沿导向方向运动；蓄能力的方向与驱动装置的驱动方向相互平行；其中，通过压缩蓄能部以使蓄能装置具有运动行程，蓄能装置的运动行程大于或等于驱动装置的运动行程；若蓄能装置的初始蓄能状态与驱动装置的行程不匹配，调整蓄能装置的安装位置或者对蓄能装置的初始蓄能状态进行调整，直至驱动装置在行程范围内不会发生卡顿或者卡住。

进一步地，蓄能装置为多个，多个蓄能装置以驱动装置为对称中心对称布置。

进一步地，蓄能力的方向与导向装置的导向方向平行，导向装置的导向方向与水平面之间呈第一夹角θ设置，0＜θ≤90°。

进一步地，蓄能部为弹簧，弹簧的弹簧压缩量X满足以下关系：X=(F-X1*K)/ K*sinθ；其中，F为负载的重力，X1为蓄能装置的单向行程，K为弹簧刚度系数；负载包括承载台和位于承载台上的预设被载物。

进一步地，蓄能力的方向为水平方向，导向装置的导向方向与水平面之间呈第二夹角θ’设置，0＜θ’＜90°。

进一步地，蓄能部为弹簧，弹簧的弹簧压缩量X满足以下关系：X=(F-X1*K)/ K*tanθ’；其中，F为负载的重力，X1为蓄能装置的单向行程，K为弹簧刚度系数；负载包括承载台和位于承载台上的预设被载物。

进一步地，蓄能部为弹簧，蓄能装置还包括：安装柱，安装柱具有第一安装凹部和与第一安装凹部连通的开口，安装柱具有开口的一端的外壁设置有外螺纹；调整帽，可活动地套设在安装柱上且位于开口处，调整帽的内壁设置有内螺纹；内螺纹和外螺纹相互配合，以使调整帽相对于安装柱运动；调整帽具有第二安装凹部和与第二安装凹部连通的通孔，第二安装凹部与第一安装凹部连通；顶杆，顶杆设置在第一安装凹部和第二安装凹部内，顶杆包括依次连接的支撑部、限位部和支撑杆，支撑部可活动地穿设通孔，并用于对承载台进行支撑；限位部大于通孔，并用于与调整帽的内表面限位止挡；弹簧设置在第一安装凹部和第二安装凹部内且套设在支撑杆外；弹簧与限位部抵接。

进一步地，安装柱具有止转孔，止转孔内设置有止转件，支撑杆上设置有沿弹簧伸缩方向延伸的止转槽，止转件的至少部分设置在止转槽内，且与止转槽抵接。

根据本发明的另一方面，提供了一种蓄能状态调整方法，用于对蓄能装置的蓄能状态进行调整，蓄能状态调整方法适用于上述的运动台；蓄能状态调整方法包括：步骤S1：根据负载的重力F、驱动装置的预设单向行程S以及蓄能装置的参数获取蓄能装置的弹簧压缩量X，以根据弹簧压缩量X将蓄能装置调整至初始蓄能状态；步骤S2：将蓄能装置安装在安装空间内，加载负载，使蓄能装置处于平衡状态，调试驱动装置，以使驱动装置在行程范围内运动；步骤S3：若驱动装置在行程范围内运动时发生卡顿或者卡住，则判断初始蓄能状态与驱动装置的行程不匹配，调整蓄能装置的安装位置或者对蓄能装置的初始蓄能状态进行调整，直至驱动装置在行程范围内不会发生卡顿或者卡住；其中，负载为承载台与其上方的预设被载物，蓄能装置中的蓄能物质为弹簧，参数包括弹簧刚度系数K。

进一步地，步骤S1中，获得弹簧压缩量X的方法为：根据公式X=/K得出；其中，X1为蓄能装置的单向行程；单向行程X1为蓄能装置处于平衡状态时，弹簧压缩或伸长的最大行程。

进一步地，参数还包括蓄能装置的初始单向安全余量X3；单向行程X1、预设单向行程S以及初始单向安全余量X3之间满足：X1=S+X3；其中，初始单向安全余量X3大于或等于1.5mm。

进一步地，当蓄能装置的蓄能力的方向与导向装置的导向方向平行，导向装置的导向方向与水平面之间呈第一夹角θ设置，0＜θ≤90°；在步骤S1中，获取弹簧压缩量X的方法为：根据公式X=(F-X1*K)/ K*sinθ得出；或者，当蓄能装置的蓄能力的方向为水平方向，导向装置的导向方向与水平面之间呈第二夹角θ’设置，0＜θ’＜90°；在步骤S1中，获取弹簧压缩量X的方法为：根据公式X=(F-X1*K)/ K*tanθ’得出。

进一步地，步骤S3中，调整方法还包括：获取实时负载的重力F’，并判断实时负载的重力F’是否与负载的重力F一致，若实时负载的重力F’与负载的重力F一致，重复步骤S2，调整蓄能装置的安装位置；若实时负载的重力F’与负载的重力F不一致，重复步骤S1对蓄能装置的初始蓄能状态进行调整，若驱动装置在行程范围内运动时仍然发生卡顿或者卡住，则调整蓄能装置的安装位置；实时负载为承载台与其上方的实际被载物。

进一步地，调整蓄能装置的安装位置的方法包括：获取驱动装置发生卡顿或者卡住时的实际单向行程x，蓄能装置的安装位置调整量X’与实际单向行程x、初始单向安全余量X3以及预设单向行程S之间满足：X’=（S-x）+X3；其中，若驱动装置正向运动时的实际单向行程x小于预设单向行程S，则调整蓄能装置沿正向移动X’；若驱动装置负向运动时的实际单向行程x小于预设单向行程S，则调整蓄能装置沿负向移动X’。

应用本发明的技术方案，运动台包括底座、承载台、蓄能装置、驱动装置及导向装置。承载台用于承载被载物，蓄能装置、驱动装置及导向装置均位于承载台与底座之间，驱动装置通过承载台带动被载物运动，蓄能装置对负载进行重力补偿。导向装置与承载台连接，以对承载台进行导向。这样，被载物位于承载台的上方，蓄能装置和驱动装置均位于承载台的下方，以通过承载台带动被载物运动，若驱动装置的运动行程与实际行程不匹配，则判断蓄能装置的初始蓄能状态与驱动装置的行程不匹配，此时调整蓄能装置的安装位置或者对蓄能装置的初始蓄能状态进行调整，直至驱动装置在行程范围内不会发生卡顿或者卡住，进而解决了现有技术中弹簧与微步电机的行程较难匹配的问题，以确保运动台的实际行程与驱动装置的运动行程相匹配。同时，上述设置使得蓄能装置和驱动装置的安装位置不受限制，以使工作人员对蓄能装置和驱动装置的拆装更加容易、简便，降低了拆装难度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的运动台的实施例一的侧视图；

图2示出了图1中的运动台拆除承载台后的俯视图；

图3示出了根据本发明的运动台的实施例二的侧视图；

图4示出了图3中的运动台拆除承载台后的俯视图；

图5示出了根据本发明的运动台的实施例三的侧视图；

图6示出了图1中的运动台的蓄能装置的剖视图；

图7示出了图6中的蓄能装置承载负载后的剖视图；

图8示出了根据本发明的蓄能状态调整方法的实施例一的流程图。

100、底座；200、承载台；300、蓄能装置；310、安装柱；320、调整帽；340、顶杆；341、支撑部；342、限位部；343、支撑杆；350、弹簧；360、止转件；400、驱动装置；500、导向装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中弹簧与微步电机的行程较难匹配的问题，本申请提供了一种运动台及蓄能状态调整方法。

实施例一

如图1和图2所示，运动台包括底座100、承载台200、蓄能装置300、驱动装置400及导向装置500。承载台200与底座100相对设置且与底座100之间形成安装空间。蓄能装置300设置在底座100上且位于安装空间内，蓄能装置300包括蓄能部，处于蓄能状态的蓄能部具有预设压缩量，以用于向承载台200施加蓄能力。导向装置500设置在底座100上且位于安装空间内，导向装置500与承载台200连接，通过导向装置500对承载台200进行导向，且导向装置500的导向方向与水平方向之间呈夹角设置。驱动装置400设置在底座100上且位于安装空间内，驱动装置400的驱动端与承载台200驱动连接，以驱动承载台200沿导向方向运动。蓄能力的方向与驱动装置400的驱动方向相互平行。其中，通过压缩蓄能部以使蓄能装置300具有运动行程，蓄能装置300的运动行程大于或等于驱动装置400的运动行程；若蓄能装置300的初始蓄能状态与驱动装置400的行程不匹配，调整蓄能装置300的安装位置或者对蓄能装置300的初始蓄能状态进行调整，直至驱动装置400在行程范围内不会发生卡顿或者卡住。

应用本实施例的技术方案，运动台包括底座100、承载台200、蓄能装置300、驱动装置400及导向装置500。承载台200用于承载被载物，蓄能装置300、驱动装置400及导向装置500均位于承载台200与底座100之间，驱动装置400通过承载台200带动被载物运动，蓄能装置300对负载（即承载台200和被载物）进行重力补偿。导向装置500与承载台200连接，以对承载台200进行导向。这样，被载物位于承载台200的上方，蓄能装置300和驱动装置400均位于承载台200的下方，以通过承载台200带动被载物运动，若驱动装置400的运动行程与实际行程不匹配，则判断蓄能装置300的初始蓄能状态与驱动装置400的行程不匹配，此时调整蓄能装置300的安装位置或者对蓄能装置300的初始蓄能状态进行调整，直至驱动装置400在行程范围内不会发生卡顿或者卡住，进而解决了现有技术中弹簧与微步电机的行程较难匹配的问题，以确保运动台的实际行程与驱动装置的运动行程相匹配。同时，上述设置使得蓄能装置300和驱动装置400的安装位置不受限制，以使工作人员对蓄能装置300和驱动装置400的拆装更加容易、简便，降低了拆装难度。

在本实施例中，驱动装置400为微步电机。微步电机相比其他电机具有稳定性好、定位准确的的优点，尤其在高端半导体领域，其相比普通电机具有独特的优势。但常用的微步电机往往驱动力小，无法承受较大的负载，而实施例中使用蓄能装置300有效得补偿了负载的重力，大大降低了微步电机的输出力，有效地解决了微步电机的上述问题。另外，蓄能装置300中的蓄能部为弹簧，弹簧成本低且易于加工，也可以根据实际需求使用橡胶、密闭的氮气等压缩后具有弹性的物质作为蓄能部。

可选地，蓄能装置300为多个，多个蓄能装置300以驱动装置400为对称中心对称布置。这样，上述设置提升了蓄能装置300的蓄能性能，以确保蓄能装置300能够实现对负载的重力补偿，进而使得驱动装置400能够通过承载台200驱动被载物运动。同时，上述设置确保多个蓄能装置300向负载施加的蓄能力对称设置。

在本实施例中，蓄能装置300为四个，四个蓄能装置300以驱动装置400为对称中心对称布置，以使运动台的结构更加简单，容易加工、实现，进而降低了运动台的加工成本。

需要说明的是，蓄能装置300的个数不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，蓄能装置300为两个、或六个、或八个、或十个、或多个。

可选地，蓄能力的方向与导向装置500的导向方向平行，导向装置500的导向方向与水平面之间呈第一夹角θ设置，0＜θ≤90°。蓄能部为弹簧350，弹簧350的弹簧压缩量X满足以下关系：X=(F-X1*K)/ K*sinθ；其中，F为负载的重力，X1为蓄能装置300的单向行程，K为弹簧刚度系数。负载包括承载台200和位于承载台200上的预设被载物。这样设置，提升了运动台的适用性。当运动台为竖直运动时，即第一夹角θ为90°时，运动台整体结构简单加工方便，且在竖直方向的运动也简洁直观；当运动台为倾斜运动时，即第一夹角θ为锐角时，蓄能装置300和驱动装置400只需提供负载在第一夹角θ方向的分力，对蓄能装置300和驱动装置400的性能要求更低，同时倾斜运动还能提高竖直方向上的运动精度。但倾斜运动会使被载物发生水平位移，需要其他辅助运动进行抵消。故不同第一夹角θ可适用不同场景，实际可根据需要来制备对应的运动台。

在本实施例中，第一夹角θ为90°，弹簧压缩量X由公式X=(F-X1*K)/ K*sinθ得出，运动台用于承载竖直方向上的负载，蓄能力和导向装置500的导向方向均为竖直方向。

如图6和图7所示，蓄能装置300还包括安装柱310、调整帽320及顶杆340。安装柱310具有第一安装凹部和与第一安装凹部连通的开口，安装柱310具有开口的一端的外壁设置有外螺纹。调整帽320可活动地套设在安装柱310上且位于开口处，调整帽320的内壁设置有内螺纹。内螺纹和外螺纹相互配合，以使调整帽320相对于安装柱310运动；调整帽320具有第二安装凹部和与第二安装凹部连通的通孔，第二安装凹部与第一安装凹部连通。顶杆340设置在第一安装凹部和第二安装凹部内，顶杆340包括依次连接的支撑部341、限位部342和支撑杆343，支撑部341可活动地穿设通孔，并用于对承载台200进行支撑；限位部342大于通孔，并用于与调整帽320的内表面限位止挡。弹簧350设置在第一安装凹部和第二安装凹部内且套设在支撑杆343外。弹簧350与限位部342抵接。这样，顶杆340用于对承载台200进行支撑，在顶杆340压缩弹簧350以使弹簧350处于压缩状态时，蓄能装置300处于初始蓄能状态。同时，可通过旋拧调整帽320对弹簧350的压缩量进行调整，进而对蓄能装置300的蓄能力进行调整，以使工作人员对蓄能装置300的蓄能力的调整更加容易、简便，降低了工作人员的操作难度。在常规具有弹簧重力补偿的运动台中，为了匹配安装完负载后弹簧和驱动装置的行程，通常使用旋钮升降弹簧高度或压缩量的方式进行反复调节，在这过程中为了方便观察和操作，一般不会拆卸负载。由于调节过程弹簧始终和承载台保持接触，旋转的弹簧会对承载台产生多余的机械应力，这样会降低运动台整体的稳定性。而本实施例中可以在承载台200安装前通过负载重量和驱动装置400的行程事先对弹簧350压缩量进行调节，不会产生多余的机械应力。更进一步地，由于压缩量可通过计算公式得到的，其准确性更高，大大降低了调节难度和次数。

具体地，支撑部341可活动地穿设通孔，弹簧350套设在支撑杆343外，限位部342与弹簧350抵接并用于对弹簧350进行压缩，且限位部342能够与调整帽320的内表面限位止挡，以确保弹簧350能进行压缩。第一安装凹部与第二安装凹部之间形成蓄能空间，以通过旋拧调整帽320对蓄能空间的尺寸进行调整，以调整支撑部341的浮动高度，进而调整蓄能装置300的蓄能力。另外，限位部342必须大于通孔，以形成和调整帽320内表面的上限位，但限位部342不一定要大于安装柱310的开口。当限位部342大于安装柱310的开口时，其与安装柱310开口的外端形成下限位；当限位部342小于安装柱310的开口时，其与安装柱310第一安装凹部的底端形成下限位。

在本实施例中，调整帽320套设在安装柱310上，且二者之间螺纹连接，通过旋拧调整帽320调整蓄能空间的尺寸。其中，限位部342大于通孔及安装柱310的开口。

需要说明的是，安装柱310与调整帽320的套设方式不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，安装柱310具有开口的一端的内壁设置有内螺纹，调整帽320的外壁设置有外螺纹，安装柱310套设在调整帽320上，且二者之间螺纹连接，通过旋拧调整帽320调整蓄能空间的尺寸。如图6所示，安装柱310具有止转孔，止转孔内设置有止转件360，支撑杆343上设置有沿弹簧350伸缩方向延伸的止转槽，止转件360的至少部分设置在止转槽内，且与止转槽抵接。这样，止转件360穿设在止转槽内且与止转槽抵接，以通过止转件360对支撑杆343进行限位止挡，以避免顶杆340在对负载进行承载的过程中发生自转而影响可靠性。同时，止转件360的上述设置能够避免蓄能装置300在蓄能时产生旋转方向的残余回弹应力。

在本实施例中，止转孔与止转槽连通，止转件360的一端穿过止转孔后伸入止转槽内，并与止转槽限位配合。支撑杆343的一端与限位部342连接，支撑杆343的另一端设置有止转槽，以使顶杆340上的结构布局更加合理，即顶杆340的一端用于支撑承载台200，顶杆340的另一端与止转件360限位配合。

可选地，止转孔为一个；或者，止转孔为多个，多个止转孔沿支撑杆343的周向间隔设置。这样，上述设置使得止转孔的个数选取更加灵活，以满足不同的使用需求和工况，也提升了工作人员的加工灵活性。同时，在止转孔为多个时，多个止转孔提升了蓄能装置300的止转可靠性。

在本实施例中，止转孔为一个，止转槽为一个，止转件360为一个，以使蓄能装置300的结构更加简单，容易加工、实现，进而降低了运动台的加工成本。

需要说明的是，止转孔的个数不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，止转为两个、或三个、或四个、或五个、或多个。

可选地，止转槽为一个；或者，止转槽为多个，止转孔为多个，多个止转孔与多个止转槽一一对应地设置，多个止转槽沿支撑杆343的周向间隔设置。这样，上述设置使得止转槽的个数选取更加灵活，以满足不同的使用需求和工况，也提升了工作人员的加工灵活性。同时，在止转槽为多个时，多个止转槽提升了蓄能装置300 的止转可靠性。

可选地，止转件360为一个；或者，止转件360为多个，止转孔为多个，多个止转孔与多个止转件360一一对应地设置，多个止转件360沿支撑杆343的周向间隔设置。这样，上述设置使得止转件360的个数选取更加灵活，以满足不同的使用需求和工况，也提升了工作人员的加工灵活性。同时，在止转件360为多个时，多个止转件360均与支撑杆343限位止挡，进而提升了蓄能装置300的止转可靠性。

本实施例中，在安装运动台前，预设负载的重力F，并预设合适的蓄能装置300的单向行程X1，单向行程X1大于等于驱动装置400的单向运动行程。如图6所示，通过X=(F-X1*K)/ K*sinθ（θ=90°）计算得到弹簧压缩量X，旋转蓄能装置300的调整帽320，将弹簧350的压缩量调整至X，使蓄能装置300处于初始蓄能状态。之后，将蓄能装置300、驱动装置400、导向装置500等相关部件安装在底座100上。最后安装承载台200并放置预设被载物进行调节。如图7所示，当安装负载（即承载台200和被载物）后，蓄能装置300中的弹簧350进一步压缩，直至完全抵消负载的重力处于平衡状态，将驱动装置400调整至初始状态，此时驱动装置400受到的负载重力应该为零。蓄能装置300处于平衡状态时，其限位部342到调整帽320内表面的距离即为预设的单向行程X1，由于X1是根据实际需求预设的，其既能很好覆盖驱动装置400的单向行程，也能起到一定的限位作用。

需要说明的，通过上述设置的运动台也可进行双向运动，只要蓄能装置300在平衡状态下负向的单向行程X1（即-X1）小于等于限位部342到下限位的距离即可。此时正负单向行程X1是弹簧350预设的最大行程范围。换句话说，双向运动时蓄能装置300在初始蓄能状态下，两倍的单向行程X1需小于等于限位部342到下限位的距离。这样的好处是在安装蓄能装置300前就能知道下限位是否影响运动行程，可提前对修改蓄能装置300的参数或替换，减少和避免了后续调试的问题。

另外，上述运动台的安装步骤仅是一种简化，实际根据不同运动台的结构可以是不同方式，满足蓄能装置300没有负载时处于初始蓄能状态，承载负载后处于平衡状态即可。

如图8所示，本申请还提供了一种蓄能状态调整方法，用于对蓄能装置300的蓄能状态进行调整，蓄能状态调整方法适用于上述的运动台；蓄能状态调整方法包括：

步骤S1：根据负载的重力F、驱动装置400的预设单向行程S以及蓄能装置300的参数获取蓄能装置300的弹簧压缩量X，以根据弹簧压缩量X将蓄能装置300调整至初始蓄能状态；

步骤S2：将蓄能装置300安装在安装空间内，加载负载，使蓄能装置300处于平衡状态，调试驱动装置400，以使驱动装置400在行程范围内运动；

步骤S3：若驱动装置400在行程范围内运动时发生卡顿或者卡住，则判断初始蓄能状态与驱动装置400的行程不匹配，调整蓄能装置300的安装位置或者对蓄能装置300的初始蓄能状态进行调整，直至驱动装置400在行程范围内不会发生卡顿或者卡住；其中，负载为承载台200与其上方的预设被载物，蓄能装置300中的蓄能物质为弹簧350，参数包括弹簧刚度系数K。

具体地，在驱动装置400驱动负载运动的过程中，若驱动装置400在行程范围内运动时发生卡顿或者卡住，则需要对蓄能装置300的安装位置或者初始蓄能力进行调整，直至驱动装置400在行程范围内不会发生卡顿或者卡住，此时驱动装置400能够驱动负载顺畅地运动，且蓄能装置300能够对负载进行重力补偿。

在本实施例中，步骤S1中，获得弹簧压缩量X的方法为：

根据公式X=（F-X1*K）/K得出；其中，X1为蓄能装置300的单向行程；单向行程X1为蓄能装置300处于平衡状态时，弹簧350压缩或伸长的最大行程。

在本实施例中，在蓄能装置300处于平衡状态时，蓄能装置300起到重力补偿及缓冲作用，此时，驱动装置400的受力为零，通过对负载施以竖直方向的往复驱动力，负载即会产生±S行程的运动，蓄能装置300的行程要满足驱动装置400的预设单向行程S，设计时通常留有单向安全余量X3，比如驱动装置400的行程为±4mm时，考虑到蓄能装置300的弹簧350的加工误差等因素，将蓄能装置300的单向行程X1设计为7mm，即蓄能装置300的行程为±7mm。其中，在蓄能装置300实际安装调试时，在满足电机行程的安全余量的范围内，允许上下行程不一致。

在本实施例中，参数还包括蓄能装置300的初始单向安全余量X3；单向行程X1、预设单向行程S以及初始单向安全余量X3之间满足：X1=S+X3；其中，初始单向安全余量X3大于或等于1.5mm。

在本实施例中，负载的重力F为250N，驱动装置400的预设单向行程S为4mm，弹簧350为矩形弹簧，K=5N/mm，安全余量X3为3mm，，根据X=（F-X1*K）/K得出弹簧压缩量X=（250-（4+3）*5）/5=43mm，即只要调节43mm的弹簧压缩量即可，为便于调节，已知弹簧350的自由长度L为100mm，弹簧350最终长度L’=L-X=100-43=57mm，通过拧动调整帽320使顶杆340下移，使弹簧350最终长度L’为57mm，此时压缩的弹簧350作为能量储存起来。

需要说明的，本实施例中在个别情况下，由于蓄能装置300本身的机械结构限制，在将蓄能装置300设置成初始蓄能状态后，可能出现预设的单向行程X1大于限位部342到下限位的距离（即到安装柱310开口外侧的距离）的情况，或在需要双向运动时两倍的单向行程X1大于限位部342到下限位的距离。这种情况下会影响运动行程，此时可以通过减小安全余量X3、使用弹性系数K更大的弹簧、更换下限位更低的蓄能装置300等方法以使一倍或两倍的单向行程X1小于限位部342到下限位的距离。

可选地，当蓄能装置300的蓄能力的方向与导向装置500的导向方向平行，导向装置500的导向方向与水平面之间呈第一夹角θ设置，0＜θ≤90°；在步骤S1中，获取弹簧压缩量X的方法为：根据公式X=(F-X1*K)/ K*sinθ得出；或者，当蓄能装置300的蓄能力的方向为水平方向，导向装置500的导向方向与水平面之间呈第二夹角θ’设置，0＜θ’＜90°；在步骤S1中，获取弹簧压缩量X的方法为：根据公式X=(F-X1*K)/K*tanθ’得出。这样，针对竖直方向上的负载和倾斜方向上的负载，使用相应的公式对弹簧压缩量X进行计算，以提升弹簧压缩量X的计算精准度，确保驱动装置400能够驱动负载顺畅地运动，且蓄能装置300能够对负载进行重力补偿。

在本实施例中，当蓄能装置300的蓄能力的方向与导向装置500的导向方向平行，第一夹角θ为90°。当蓄能装置300工作时，需要克服250N的力，则顶杆340压缩弹簧350的弹簧压缩量X由公式X=(F-X1*K)/K*sinθ得出，即X=（250-（4+3）*5）/5*sin90°=43mm，这时蓄能装置300处于平衡状态。如图7所示的上下距离+X1和-X1为蓄能装置300的单向行程为7mm，其中，电机的运动行程为±4mm，考虑到弹簧350的加工误差，蓄能装置300的正、负方向均留有3mm的安全余量。

在本实施例中，步骤S3中，调整方法还包括：

获取实时负载的重力F’，并判断实时负载的重力F’是否与负载的重力F一致，若实时负载的重力F’与负载的重力F一致，重复步骤S2，调整蓄能装置300的安装位置；

若实时负载的重力F’与负载的重力F不一致，重复步骤S1对蓄能装置300的初始蓄能状态进行调整，若驱动装置400在行程范围内运动时仍然发生卡顿或者卡住，则调整蓄能装置300的安装位置；其中，实时负载为承载台200与其上方的实际被载物。

具体地，获取实时负载的重力F’，若驱动装置400在行程范围内运动时发生卡顿或者卡住，则判断实时负载的重力F’是否与负载的重力F一致，若实时负载的重力F’与负载的重力F一致，则将蓄能装置300安装在所述安装空间内，加载所述负载，使蓄能装置300处于平衡状态，调试驱动装置400，以使驱动装置400在行程范围内运动，并调整蓄能装置300的安装位置。若实时负载的重力F’与负载的重力F不一致，重新计算弹簧压缩量X，并将蓄能装置300调整至该压缩量下的初始蓄能状态，启动驱动装置400，以使驱动装置400在行程范围内运动，若驱动装置400在行程范围内运动时仍然发生卡顿或者卡住，则调整蓄能装置300的安装位置。

在本实施例中，调整蓄能装置300的安装位置的方法包括：

当实时负载的重力F’与负载的重力F一致时，获取驱动装置400发生卡顿或者卡住时的实际单向行程x，蓄能装置300的安装位置调整量X’与实际单向行程x、初始单向安全余量X3以及预设单向行程S之间满足：X’=（S-x）+X3；其中，若驱动装置400正向运动时的实际单向行程x小于预设单向行程S，则调整蓄能装置300沿正向移动X’；若驱动装置400负向运动时的实际单向行程x小于预设单向行程S，则调整蓄能装置300沿负向移动X’。其中，安装位置指沿蓄能力方向用于固定蓄能装置300的位置，本实施例中为竖直方向，即向上或向下移动X’。由于弹簧350压缩量是根据数据计算所得，准确性高，故只需根据位置偏差的数据调整蓄能装置300的安装位置即可满足行程范围。重复步骤2、步骤3，直至达到蓄能装置300的行程与驱动装置400（电机）的行程匹配。在本实施例中，对蓄能装置300的蓄能状态进行调整的原理如下：

在调试驱动装置400（电机）的运动行程，若发现卡顿或卡住现象，检查实时负载的重力F’是否与负载的重力F一致，若不一致，重复步骤S1，通过公式X=（F-X1*K）/K重新计算弹簧压缩量X，通过重新计算压缩量旋紧或旋松调整帽320，以达到新的弹簧压缩量X。重复步骤2、步骤3，直至达到蓄能装置300的行程与驱动装置400（电机）的行程匹配。

实施例二

实施例二中的运动台与实施例一的区别在于：导向装置500的布置方向不同。

如图3和图4所示第一夹角θ为锐角，导向装置500沿倾斜方向布置。蓄能装置300和驱动装置400也布置在倾斜面上，且两者的出力方向平行于导向装置500的导向方向。弹簧350处于压缩状态时能支撑负载重力在倾斜方向的分力。

本实施例中，将蓄能装置300和驱动装置400沿斜面布置能提高竖直方向的运动控制精度，在相同驱动力的情况下，以使运动台能够驱动更高的负载。同时，蓄能装置300和驱动装置400只需要承受负载在斜面上的分力，以对蓄能装置300中弹簧350的要求更低，对驱动装置400驱动力的要求也更低。其中，由于负载会进行水平位置的位移，可以通过外部其他设备进行水平调整或抵消。

实施例三

实施例三中的运动台与实施例二的区别在于：蓄能力的方向不同。

如图5所示，蓄能力的方向为水平方向，导向装置500的导向方向与水平面之间呈第二夹角θ’设置，0＜θ’＜90°；蓄能部为弹簧350，弹簧350的弹簧压缩量X满足以下关系：X=(F-X1*K)/K*tanθ’。其中，F为负载的重力，X1为蓄能装置300的单向行程，K为弹簧刚度系数。负载包括承载台200和位于承载台200上的预设被载物。同在弹簧350压缩时具有水平方向的支持力，配合斜面的支持力对负载的重力进行补偿。相比实施例二，本实施例同样能够提高竖直方向的运动控制精度，另外将蓄能装置300和驱动装置400水平布置更方便且更利于加工和安装。在某些情况下，蓄能装置300和驱动装置400还能设置在承载台200的周侧，进一步降低拆卸调试的难度。

本实施例中，第二夹角θ’还满足0＜θ’＜45°，此时蓄能装置300在平衡状态时提供的水平支撑力小于负载的重力，这样同样具有驱动更高负载的好处。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

运动台包括底座、承载台、蓄能装置、驱动装置及导向装置。承载台用于承载被载物，蓄能装置、驱动装置及导向装置均位于承载台与底座之间，驱动装置通过承载台带动被载物运动，蓄能装置对负载进行重力补偿。导向装置与承载台连接，以对承载台进行导向。这样，被载物位于承载台的上方，蓄能装置和驱动装置均位于承载台的下方，以通过承载台带动被载物运动，若驱动装置的运动行程与实际行程不匹配，则判断蓄能装置的初始蓄能状态与驱动装置的行程不匹配，此时调整蓄能装置的安装位置或者对蓄能装置的初始蓄能状态进行调整，直至驱动装置在行程范围内不会发生卡顿或者卡住，进而解决了现有技术中弹簧与微步电机的行程较难匹配的问题，以确保运动台的实际行程与驱动装置的运动行程相匹配。同时，上述设置使得蓄能装置和驱动装置的安装位置不受限制，以使工作人员对蓄能装置和驱动装置的拆装更加容易、简便，降低了拆装难度。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种运动台，其特征在于，包括：

底座（100）；

承载台（200），与所述底座（100）相对设置且与所述底座（100）之间形成安装空间；

蓄能装置（300），设置在所述底座（100）上且位于所述安装空间内，所述蓄能装置（300）包括蓄能部，处于蓄能状态的所述蓄能部具有预设压缩量，以用于向所述承载台（200）施加蓄能力；

导向装置（500），设置在所述底座（100）上且位于所述安装空间内，所述导向装置（500）与所述承载台（200）连接，通过所述导向装置（500）对所述承载台（200）进行导向，且所述导向装置（500）的导向方向与水平方向之间呈夹角设置；

驱动装置（400），设置在所述底座（100）上且位于所述安装空间内，所述驱动装置（400）的驱动端与所述承载台（200）驱动连接，以驱动所述承载台（200）沿所述导向方向运动；

所述蓄能力的方向与所述驱动装置（400）的驱动方向相互平行；其中，通过压缩所述蓄能部以使所述蓄能装置（300）具有运动行程，所述蓄能装置（300）的运动行程大于或等于所述驱动装置（400）的运动行程；若所述蓄能装置（300）的初始蓄能状态与所述驱动装置（400）的行程不匹配，调整所述蓄能装置（300）的安装位置或者对所述蓄能装置（300）的所述初始蓄能状态进行调整，直至所述驱动装置（400）在行程范围内不会发生卡顿或者卡住；

所述蓄能部为弹簧（350），获得弹簧压缩量X的方法为：

根据公式X=（F-X1*K）/K得出；其中，X1为所述蓄能装置（300）的单向行程；

所述单向行程X1为所述蓄能装置（300）处于平衡状态时，所述弹簧（350）压缩或伸长的最大行程。

2.根据权利要求1所述的运动台，其特征在于，所述蓄能装置（300）为多个，多个所述蓄能装置（300）以所述驱动装置（400）为对称中心对称布置。

3.根据权利要求1所述的运动台，其特征在于，所述蓄能力的方向与所述导向装置（500）的导向方向平行，所述导向装置（500）的导向方向与水平面之间呈第一夹角θ设置，0＜θ≤90°。

4.根据权利要求3所述的运动台，其特征在于，所述弹簧（350）的弹簧压缩量X满足以下关系：X=(F-X1*K)/ K*sinθ；其中，F为负载的重力，X1为所述蓄能装置（300）的单向行程，K为弹簧刚度系数；所述负载包括所述承载台（200）和位于所述承载台（200）上的预设被载物。

5.根据权利要求1所述的运动台，其特征在于，所述蓄能力的方向为水平方向，所述导向装置（500）的导向方向与水平面之间呈第二夹角θ’设置，0＜θ’＜90°。

6.根据权利要求5所述的运动台，其特征在于，所述弹簧（350）的弹簧压缩量X满足以下关系：X=(F-X1*K)/ K*tanθ’；其中，F为负载的重力，X1为所述蓄能装置（300）的单向行程，K为弹簧刚度系数；所述负载包括所述承载台（200）和位于所述承载台（200）上的预设被载物。

7.根据权利要求1所述的运动台，其特征在于，所述蓄能部为弹簧（350），所述蓄能装置（300）还包括：

安装柱（310），所述安装柱（310）具有第一安装凹部和与所述第一安装凹部连通的开口，所述安装柱（310）具有所述开口的一端的外壁设置有外螺纹；

调整帽（320），可活动地套设在所述安装柱（310）上且位于所述开口处，所述调整帽（320）的内壁设置有内螺纹；所述内螺纹和所述外螺纹相互配合，以使所述调整帽（320）相对于所述安装柱（310）运动；所述调整帽（320）具有第二安装凹部和与所述第二安装凹部连通的通孔，所述第二安装凹部与所述第一安装凹部连通；

顶杆（340），所述顶杆（340）设置在所述第一安装凹部和所述第二安装凹部内，所述顶杆（340）包括依次连接的支撑部（341）、限位部（342）和支撑杆（343），所述支撑部（341）可活动地穿设所述通孔，并用于对所述承载台（200）进行支撑；所述限位部（342）大于所述通孔，并用于与所述调整帽（320）的内表面限位止挡；

所述弹簧（350）设置在所述第一安装凹部和所述第二安装凹部内且套设在所述支撑杆（343）外；所述弹簧（350）与所述限位部（342）抵接。

8.根据权利要求7所述的运动台，其特征在于，所述安装柱（310）具有止转孔，所述止转孔内设置有止转件（360），所述支撑杆（343）上设置有沿所述弹簧（350）伸缩方向延伸的止转槽，所述止转件（360）的至少部分设置在所述止转槽内，且与所述止转槽抵接。

9.一种蓄能状态调整方法，用于对蓄能装置（300）的蓄能状态进行调整，所述蓄能状态调整方法适用于权利要求1至8中任一项所述的运动台；其特征在于，所述蓄能状态调整方法包括：

步骤S1：根据负载的重力F、驱动装置（400）的预设单向行程S以及蓄能装置（300）的参数获取所述蓄能装置（300）的弹簧压缩量X，以根据所述弹簧压缩量X将所述蓄能装置（300）调整至初始蓄能状态；

步骤S2：将蓄能装置（300）安装在所述安装空间内，加载所述负载，使所述蓄能装置（300）处于平衡状态，调试所述驱动装置（400），以使所述驱动装置（400）在行程范围内运动；

步骤S3：若所述驱动装置（400）在行程范围内运动时发生卡顿或者卡住，则判断所述初始蓄能状态与所述驱动装置（400）的行程不匹配，调整所述蓄能装置（300）的安装位置或者对所述蓄能装置（300）的所述初始蓄能状态进行调整，直至所述驱动装置（400）在所述行程范围内不会发生卡顿或者卡住；

其中，所述负载为所述承载台（200）与其上方的预设被载物，所述蓄能装置（300）中的蓄能物质为弹簧（350），所述参数包括弹簧刚度系数K；

获得弹簧压缩量X的方法为：

根据公式X=（F-X1*K）/K得出；其中，X1为所述蓄能装置（300）的单向行程；

所述单向行程X1为所述蓄能装置（300）处于平衡状态时，所述弹簧（350）压缩或伸长的最大行程。

10.根据权利要求9所述的蓄能状态调整方法，其特征在于，所述参数还包括所述蓄能装置（300）的初始单向安全余量X3；

所述单向行程X1、所述预设单向行程S以及所述初始单向安全余量X3之间满足：X1=S+X3；

其中，所述初始单向安全余量X3大于或等于1.5mm。

11.根据权利要求9所述的蓄能状态调整方法，其特征在于，

当所述蓄能装置（300）的蓄能力的方向与所述导向装置（500）的导向方向平行，所述导向装置（500）的导向方向与水平面之间呈第一夹角θ设置，0＜θ≤90°；在所述步骤S1中，获取所述弹簧压缩量X的方法为：

根据公式X=(F-X1*K)/ K*sinθ得出；

或者，当所述蓄能装置（300）的蓄能力的方向为水平方向，所述导向装置（500）的导向方向与水平面之间呈第二夹角θ’设置，0＜θ’＜90°；在所述步骤S1中，获取弹簧压缩量X的方法为：

根据公式X=(F-X1*K)/ K*tanθ’得出。

12.根据权利要求9所述的蓄能状态调整方法，其特征在于，步骤S3中，所述调整方法还包括：

获取实时负载的重力F’，并判断所述实时负载的重力F’是否与所述负载的重力F一致，若所述实时负载的重力F’与所述负载的重力F一致，重复步骤S2，调整所述蓄能装置（300）的安装位置；

若所述实时负载的重力F’与所述负载的重力F不一致，重复步骤S1对所述蓄能装置（300）的所述初始蓄能状态进行调整，若所述驱动装置（400）在行程范围内运动时仍然发生卡顿或者卡住，则调整所述蓄能装置（300）的安装位置；

所述实时负载为所述承载台（200）与其上方的实际被载物。

13.根据权利要求12所述的蓄能状态调整方法，其特征在于，调整所述蓄能装置（300）的安装位置的方法包括：

获取所述驱动装置（400）发生卡顿或者卡住时的实际单向行程x，所述蓄能装置（300）的安装位置调整量X’与所述实际单向行程x、所述初始单向安全余量X3以及所述预设单向行程S之间满足：

X’=（S-x）+X3；

其中，若所述驱动装置（400）正向运动时的所述实际单向行程x小于所述预设单向行程S，则调整所述蓄能装置（300）沿正向移动X’；若所述驱动装置（400）负向运动时的所述实际单向行程x小于所述预设单向行程S，则调整所述蓄能装置（300）沿负向移动X’。

Images