CN115010351A - 一种断面形状可控的石英玻璃制砣机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，包括下底板、升降机构、沉积平台并联机构和上平板；所述升降机构设置在下底板的上表面和上平板的下表面两侧之间；所述沉积平台并联机构设置在下底板和上平板之间，且沉积平台并联机构的两侧与升降机构滑动连接；所述上平板的中部区域设置有与沉积平台并联结构对应的圆形通孔。本发明在现有立式制砣机的基础上，增设了沉积平台并联机构，使得石英玻璃制砣机在不改变沉积方式的基础上，通过沉积平台并联机构对石英玻璃砣成型轨迹进行调控，最终实现所制石英玻璃砣断面形状可控。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种断面形状可控的石英玻璃制砣机。
背景技术
石英玻璃是由单一的二氧化硅组成的特种工业技术玻璃。由于具有其他材料不能替代的性能，石英玻璃在国民经济和国防建设起着非常重要的作用。石英玻璃一般使用天然水晶或硅石原料高温熔制而成。石英玻璃具有优异的光谱透过性和光学均匀性等光学性能；具有极低的热膨胀系数和抗热振性等热学性能；具有耐酸性耐盐性等化学性能；是优良的电绝缘材料有着较低的介电损耗等电学性能；硬度高于普通工业玻璃有良好的机械性能。
目前的石英玻璃制砣机所制成的石英玻璃砣多为圆柱型，而后续加工的石英制品形状各异，这也就使得所制石英玻璃砣需多次切削以达到后续加工要求，其中的原材料以及能源的损耗巨大，从而使得加工成本升高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，通过增设沉积平台并联机构，使得石英玻璃制砣机在不改变沉积方式的基础上，通过沉积平台并联机构对石英玻璃砣成型轨迹进行调控，从而实现所制石英玻璃砣断面形状可控。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，包括下底板、升降机构、沉积平台并联机构和上平板；所述升降机构设置在下底板的上表面和上平板的下表面两侧之间；所述沉积平台并联机构设置在下底板和上平板之间，且沉积平台并联机构的两侧与升降机构滑动连接；所述上平板的中部区域设置有与沉积平台并联结构对应的圆形通孔。
进一步的，所述升降机构包括驱动组件、传动组件和导向组件；所述驱动组件设置在下底板的中部一侧；所述导向组件对称设置在下底板和上平板的左右两侧之间；所述驱动组件的输出端通过传动组件与两侧导向组件连接。
进一步的，所述驱动组件包括升降伺服电机、行星齿轮减速器、滚珠轴承、弹性联轴器、电机传动轴和轴承支座；所述升降伺服电机固定在下底板上表面中部的一侧；所述升降伺服电机的输出端通过行星齿轮减速器与弹性联轴器连接；所述电机传动轴的一端与弹性联轴器连接，另一端与传动组件连接；所述滚珠轴承和轴承支座配合安装在下底板上并与电机传动轴配合。
进一步的，所述传动组件包括左传动轴、右传动轴、电机传动轴锥齿轮、左传动轴右锥齿轮、左传动轴左锥齿轮、左丝杠锥齿轮、右传动轴左锥齿轮、右传动轴右锥齿轮和右丝杠锥齿轮；所述电机传动轴锥齿轮固定连接在电机传动轴的端部；所述左传动轴和右传动轴关于电机传动轴锥齿轮对称布置，且内端分别通过左传动轴右锥齿轮、右传动轴左锥齿轮与电机传动轴锥齿轮啮合；所述左传动轴的外端通过左传动轴左锥齿轮与左丝杠锥齿轮啮合；所述左丝杠锥齿轮与左侧导向组件底部固连；所述右传动轴的外端通过右传动轴右锥齿轮与右丝杠锥齿轮啮合；所述右丝杠锥齿轮与右侧导向组件底部固连。
进一步的，所述导向组件包括滚珠丝杠、第一导向轴、第二导向轴、滚珠丝杠支座、导向轴支座、法兰直线轴承和滚珠螺母；所述滚珠丝杠的上下两端分别通过滚珠丝杠支座与下底板和上平板连接；所述第一导向轴和第二导向轴对称设置在滚珠丝杠的前后两侧，且与滚珠丝杠同排布置；所述第一导向轴和第二导向轴的上下两端通过导向轴支座与下底板和上平板连接；所述沉积平台并联机构的两侧分别穿过两侧导向组件的滚珠丝杠和导向轴，并分别通过滚珠螺母、法兰直线轴承与滚珠丝杠和导向轴滑动连接。
进一步的，所述沉积平台并联结构包括沉积平台托台、沉积静平台、沉积动平台、三爪卡盘、沉积基础杆、转动伺服电机和串联分支；所述沉积静平台设置在沉积平台托台的上方；所述沉积动平台设置在沉积静平台上方的中部；所述沉积动平台为正三角形结构；所述三爪卡盘同轴固定在沉积动平台的上方；所述沉积基础杆的底部同轴固定在三爪卡盘内；所述沉积静平台上表面开设有三个限位孔，三个限位孔呈正三角形排列在沉积动平台的外侧，并与沉积动平台共中心；所述沉积平台托台内部与各限位孔对应位置均设置有转动伺服电机；所述串联分支设置有三组，分别对应连接在沉积动平台的三个角端和三个转动伺服电机之间。
进一步的，所述串联分支包括主动连杆和从动连杆；所述主动连杆的一端与从动连杆的一端通过销钉连接；所述主动连杆的另一端与对应的转动伺服电机的输出轴键连接；所述从动连杆的另一端与沉积动平台对应的一角铰接。
进一步的，所述沉积动平台与沉积静平台之间设置有球形万向轮。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明设计的一种石英玻璃断面形状可控的制砣机，可用来生产不同横截面的石英玻璃砣，解决了石英玻璃砣后续生产加工过程中的废料率高的实际问题。
2、本发明改进了现有沉积平台，使之成为能够进行可控平面运动的沉积动平台，沉积动平台由三个伺服电机控制其三个串联分支形成三个自由度的并联机构以实现两移一转的平面运动。
3、本发明设置了两组导向组件，两组导向组件对称分布，提高了石英玻璃砣轴向运动的稳定性，升降机构下方布置两组锥齿轮组件，当机构工作时左传动轴和右传动轴同步反转通过上述布置的锥齿轮使得对称布置的两滚珠丝杠同步转转动保证了传动精度。
4、本发明便于拆卸，可更加方便的清理沉积平台，也可方便的更换不同尺寸的连杆完成满足需求的沉积动平台运动轨迹。
附图说明
图1为本发明所提出的一种石英玻璃断面形状可控的制砣机的整体结构示意图；
图2为图1中升降机构的局部放大结构示意图；
图3为图1中沉积平台并联机构的结构示意图。
其中，附图标记：1-下底板；2-第二导向轴下支座；3-滚珠丝杠下支座；4-第一导向轴下支座；5-第二直线法兰轴承；6-滚珠螺母；7-第一直线法兰轴承；8-第二导向轴上支座；9-滚珠丝杠上支座；10-第一导向轴上支座10；11-上平板；12-第二导向轴；13-滚珠丝杠；14-第一导向轴；15-沉积平台拖台；16-左丝杠锥齿轮；17-左传动轴左锥齿轮；18-左传动轴；19-左传动轴右锥齿轮；20-电机传动轴锥齿轮；21-轴承支座；22-滚珠轴承；23-弹性联轴器；24-行星齿轮减速器；25-升降伺服电机；26-电机传动轴；27-右传动轴左锥齿轮；28-右传动轴；29-右丝杠锥齿轮；30-右传动轴右锥齿轮；31-沉积静平台；32-沉积动平台；33-从动连杆；34-主动连杆；35-转动伺服电机；36-沉积基础杆；37-三爪卡盘；38-限位孔。
具体实施方式
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做以简单地介绍，显而易见地，下面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他的附图。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”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。
参见附图1至3，给出了本发明所提出的一种断面形状可控的石英玻璃制砣机的一个实施例的具体结构。所述制砣机包括下底板1、升降机构、沉积平台并联机构和上平板11；所述升降机构设置在下底板1的上表面和上平板11的下表面两侧之间；所述沉积平台并联机构设置在下底板1和上平板11之间，且沉积平台并联机构的两侧与升降机构滑动连接；所述上平板11的中部区域设置有与沉积平台并联结构对应的圆形通孔。
其中，所述升降机构包括驱动组件、传动组件和导向组件；所述驱动组件设置在下底板1的中部后侧；所述导向组件分别设置在下底板1和上平板11的左右两侧之间，且两侧导向组件相互对称；所述驱动组件的输出端通过传动组件分别与两侧导向组件的底部连接。
本实施例中，所述驱动组件包括轴承支座21、滚珠轴承22、弹性联轴器23、行星齿轮减速器24、升降伺服电机25和电机传动轴26；所述升降伺服电机25固定在下底板1上表面中部的后侧；所述升降伺服电机25的输出端通过行星齿轮减速器24与弹性联轴器23连接；所述电机传动轴26的后端与弹性联轴器23连接，前端与传动组件连接；所述滚珠轴承22和轴承支座21配合安装在下底板1上并与电机传动轴26配合。
所述传动组件包括左丝杠锥齿轮16、左传动轴左锥齿轮17、左传动轴18、左传动轴右锥齿轮19、电机传动轴锥齿轮20、右传动轴左锥齿轮27、右传动轴28、右丝杠锥齿轮29和右传动轴右锥齿轮30；所述电机传动轴锥齿轮20固定连接在电机传动轴26的前端；所述左传动轴18和右传动轴28关于电机传动轴锥齿轮20对称布置，且左传动轴18的右端和右传动轴28的左端分别通过左传动轴右锥齿轮19、右传动轴左锥齿轮27与电机传动轴锥齿轮20啮合；所述左传动轴18的左端通过左传动轴左锥齿轮17与左丝杠锥齿轮16啮合；所述左丝杠锥齿轮16与左侧导向组件底部固连；所述右传动轴28的右端通过右传动轴右锥齿轮30与右丝杠锥齿轮29啮合；所述右丝杠锥齿轮29与右侧导向组件底部固连。
所述导向组件包括第二导向轴下支座2、滚珠丝杠下支座3、第一导向轴下支座4、第二直线法兰轴承5、滚珠螺母6、第一法兰直线轴承7、第二导向轴上支座8、滚珠丝杠上支座9、第一导向轴上支座10、第二导向轴12、滚珠丝杠13和第一导向轴14；所述滚珠丝杠13的上下两端分别通过滚珠丝杠下支座3、滚珠丝杠上支座9与下底板1、上平板11连接；所述第一导向轴14和第二导向轴12间隔一定距离的对称设置在滚珠丝杠13的前后两侧，且与滚珠丝杠13同排布置；所述第一导向轴14的上下两端分别通过第一导向轴下支座4、第一导向轴上支座10与下底板1、上平板11连接；所述第二导向轴12的上下两端分别通过第二导向轴下支座2、第二导向轴上支座8与下底板1、上平板11连接；所述沉积平台并联机构的两侧分别均匀穿过两侧导向组件的滚珠丝杠13和导向轴，所述沉积平台托台15两侧分别通过滚珠螺母6与滚珠丝杠13连接，组成丝杆螺母运动副；所述沉积平台托台15分别通过第一法兰直线轴承7、法兰直线轴承5与第一导向轴14和第二导向轴12连接，组成直线导轨运动副。所述左丝杠锥齿轮16和右丝杠锥齿轮29分别与两侧导向组件的滚珠丝杠13的底部同轴固连。
所述沉积平台并联结构包括沉积平台托台15、沉积静平台31、沉积动平台32、转动伺服电机35、沉积基础杆36、三爪卡盘37和和串联分支；所述沉积静平台31设置在沉积平台托台15的上方；所述沉积动平台32设置在沉积静平台31上方的中部；本实施例中，所述沉积动平台32为正三角形结构；所述三爪卡盘37同轴固定在沉积动平台32的上方；所述沉积基础杆36竖向设置在沉积动平台32上方，且其底部同轴固定在三爪卡盘37内；所述沉积静平台31上表面开设有三个限位孔38，三个限位孔38呈正三角形对应排列在沉积动平台32的外侧，并与沉积动平台32共中心，三个限位孔38分别对应沉积动平台32的三个角；所述沉积平台托台15内部与各限位孔38对应位置处均设置有转动伺服电机35；所述串联分支设置有三组，分别对应连接在沉积动平台32的三个角端和三个转动伺服电机35之间。所述沉积动平台32与沉积静平台31之间布置有多组球形万向轮(图中未示出)。
所述串联分支包括从动连杆33和主动连杆34；所述主动连杆34的一端与从动连杆33的一端通过销钉连接；所述主动连杆34的另一端与对应的一个转动伺服电机35的输出轴键连接；所述从动连杆33的另一端与沉积动平台32对应的一角铰接。
本发明是在现有立式制砣机的基础上，增设了沉积平台并联机构，主要通过沉积动平台的平面运动与升降机构的升降运动相结合，利用四个电机实现石英玻璃的成型；在不改变沉积方式的基础上，通过沉积平台并联机构对石英玻璃砣成型轨迹进行调控，其中，沉积平台并联机构由三个转动伺服电机35约束，通过对三个电机转速的控制来控制各自的主动连杆34做回转运动，各串联分支的主动连杆34又带动各自的从动连杆33做平面运动，三条从动连杆33末端与沉积动平台32铰接，最终使沉积动平台32完成两移一转的平面运动，从而使得成石英玻璃砣断面可控，即可生产圆形、四边形、三角形等多种断面形状的石英玻璃砣。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，其特征在于：所述制砣机包括下底板、升降机构、沉积平台并联机构和上平板；所述升降机构设置在下底板的上表面和上平板的下表面两侧之间；所述沉积平台并联机构设置在下底板和上平板之间，且沉积平台并联机构的两侧与升降机构滑动连接；所述上平板的中部区域设置有与沉积平台并联结构对应的圆形通孔。
2.根据权利要求1所述的一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，其特征在于：所述升降机构包括驱动组件、传动组件和导向组件；所述驱动组件设置在下底板的中部一侧；所述导向组件对称设置在下底板和上平板的左右两侧之间；所述驱动组件的输出端通过传动组件与两侧导向组件连接。
3.根据权利要求2所述的一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，其特征在于：所述驱动组件包括升降伺服电机、行星齿轮减速器、滚珠轴承、弹性联轴器、电机传动轴和轴承支座；所述升降伺服电机固定在下底板上表面中部的一侧；所述升降伺服电机的输出端通过行星齿轮减速器与弹性联轴器连接；所述电机传动轴的一端与弹性联轴器连接，另一端与传动组件连接；所述滚珠轴承和轴承支座配合安装在下底板上并与电机传动轴配合。
4.根据权利要求3所述的一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，其特征在于：所述传动组件包括左传动轴、右传动轴、电机传动轴锥齿轮、左传动轴右锥齿轮、左传动轴左锥齿轮、左丝杠锥齿轮、右传动轴左锥齿轮、右传动轴右锥齿轮和右丝杠锥齿轮；所述电机传动轴锥齿轮固定连接在电机传动轴的端部；所述左传动轴和右传动轴关于电机传动轴锥齿轮对称布置，且内端分别通过左传动轴右锥齿轮、右传动轴左锥齿轮与电机传动轴锥齿轮啮合；所述左传动轴的外端通过左传动轴左锥齿轮与左丝杠锥齿轮啮合；所述左丝杠锥齿轮与左侧导向组件底部固连；所述右传动轴的外端通过右传动轴右锥齿轮与右丝杠锥齿轮啮合；所述右丝杠锥齿轮与右侧导向组件底部固连。
5.根据权利要求4所述的一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，其特征在于：所述导向组件包括滚珠丝杠、第一导向轴、第二导向轴、滚珠丝杠支座、导向轴支座、法兰直线轴承和滚珠螺母；所述滚珠丝杠的上下两端分别通过滚珠丝杠支座与下底板和上平板连接；所述第一导向轴和第二导向轴对称设置在滚珠丝杠的前后两侧，且与滚珠丝杠同排布置；所述第一导向轴和第二导向轴的上下两端通过导向轴支座与下底板和上平板连接；所述沉积平台并联机构的两侧分别穿过两侧导向组件的滚珠丝杠和导向轴，并分别通过滚珠螺母、法兰直线轴承与滚珠丝杠和导向轴滑动连接。
6.根据权利要求5所述的一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，其特征在于：所述沉积平台并联结构包括沉积平台托台、沉积静平台、沉积动平台、三爪卡盘、沉积基础杆、转动伺服电机和串联分支；所述沉积静平台设置在沉积平台托台的上方；所述沉积动平台设置在沉积静平台上方的中部；所述沉积动平台为正三角形结构；所述三爪卡盘同轴固定在沉积动平台的上方；所述沉积基础杆的底部同轴固定在三爪卡盘内；所述沉积静平台上表面开设有三个限位孔，三个限位孔呈正三角形排列在沉积动平台的外侧，并与沉积动平台共中心；所述沉积平台托台内部与各限位孔对应位置均设置有转动伺服电机；所述串联分支设置有三组，分别对应连接在沉积动平台的三个角端和三个转动伺服电机之间。
7.根据权利要求6所述的一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，其特征在于：所述串联分支包括主动连杆和从动连杆；所述主动连杆的一端与从动连杆的一端通过销钉连接；所述主动连杆的另一端与对应的转动伺服电机的输出轴键连接；所述从动连杆的另一端与沉积动平台对应的一角铰接。
8.根据权利要求6所述的一种断面形状可控的石英玻璃制砣机，其特征在于：所述沉积动平台与沉积静平台之间设置有球形万向轮。
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