CN116040212A - 一款3d空间移动载台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一款3D空间移动载台，涉及载台机构技术领域，包括：升降架，所述升降架用完成载台在Z轴的升降；XY轴移动机构，设置在升降架上表面，所述XY轴移动机构用于载台在X轴和Y轴的移动以及Z轴的误差校准；XY轴补偿机构，设置在XY轴移动机构顶部，所述XY轴补偿机构用于载台在X轴和Y轴的误差校准；X轴补偿组件，设置在XY轴补偿机构内部，所述X轴补偿组件用于载台在X轴的误差校准；Y轴补偿组件，设置在XY轴补偿机构内部，所述Y轴补偿组件用于载台在Y轴的误差校准。本发明通过设置XY轴移动机构、XY轴补偿机构、X轴补偿组件和Y轴补偿组件，双三轴机构可以有效的进行误差补偿，无须拆除零部件即可进行误差校正。

Description

一款3D空间移动载台

技术领域

本发明涉及载台机构技术领域，具体是涉及一款3D空间移动载台。

背景技术

对于自动化生产线，常常需要使用移动载台对工件进行不同工位之间的搬运和移动。为了保证工件在搬运过程中相对于移动载台的位置确定、不变化，提高加工精度，通常使用三轴机构对载台进行移动。

但常规三轴机构灵活度较差，常规三轴机构只能固定式调整，当误差较小时无法实现进一步微调补偿，除非需要拆除原先安装的部件，进行修正后者更换，会增加装调使用成本，同时，当设备应力变形时，需要对相应的零件进行更换。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一款3D空间移动载台，本技术方案解决了上述背景技术中提出的常规三轴机构灵活度较差，常规三轴机构只能固定式调整，当误差较小时无法实现进一步微调补偿，除非需要拆除原先安装的部件，进行修正后者更换，会增加装调使用成本，同时，当设备应力变形时，需要对相应的零件进行更换的问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一款3D空间移动载台，包括：

升降架，所述升降架用完成载台在Z轴的升降；

XY轴移动机构，设置在升降架上表面，所述XY轴移动机构用于载台在X轴和Y轴的移动以及Z轴的误差校准；

XY轴补偿机构，设置在XY轴移动机构顶部，所述XY轴补偿机构用于载台在X轴和Y轴的误差校准，XY轴补偿机构包括支撑板，支撑板上表面两侧均固定连接有Y轴导轨，Y轴导轨表面滑动连接有Y轴托块，Y轴托块顶部固定连接有平衡板，平衡板上表面固定连接有两个X轴导轨，X轴导轨表面滑动连接有X轴托块，X轴托块顶部固定连接有载台板，支撑板上表面中部固定连接有气缸，气缸的输出端固定连接有总补偿电机，总补偿电机的输出端固定连接有组合齿轮，支撑板上表面后侧安装有若干个过渡齿轮，平衡板后侧转动连接有活动杆，活动杆顶端固定连接有上锥形齿轮，活动杆底端固定连接有下锥形齿轮；

X轴补偿组件，设置在XY轴补偿机构内部，所述X轴补偿组件用于载台在X轴的误差校准，X轴补偿组件的端部安装有从动锥形齿轮，从动锥形齿轮与上锥形齿轮相啮合；

Y轴补偿组件，设置在XY轴补偿机构内部，所述Y轴补偿组件用于载台在Y轴的误差校准，Y轴补偿组件后侧安装有驱动齿轮，驱动齿轮与过渡齿轮相啮合，Y轴补偿组件包括固定板，固定板右侧顶部转动连接有旋转环，固定板中部螺纹连接有螺杆，固定板右侧固定连接有转动轴，转动轴中部套接有补偿圆柱，补偿圆柱中部转动连接有承接块，转动轴右端转动连接有旋转盘，旋转盘左侧固定连接有若干个插杆，插杆滑动连接在补偿圆柱右端，补偿圆柱左端固定连接有凸杆，转动轴右端套接有辅助弹簧。

优选的，所述XY轴移动机构包括基座，基座固定连接在升降架顶部，基座顶部滑动连接有若干个X轴滑轨，X轴滑轨顶部固定连接有X轴移动架，X轴移动架上表面两侧均固定连接有Y轴滑轨，Y轴滑轨顶部滑动连接有Y轴移动架，Y轴移动架顶部两侧均固定连接有导向杆，导向杆与支撑板滑动连接。

优选的，所述X轴移动架中部固定连接有X轴伺服电机，X轴移动架底部转动连接有X轴丝杆，X轴丝杆端部固定连接有从动齿轮，X轴伺服电机的输出端套接有传动带，从动齿轮表面套接有传动带，X轴丝杆中部与基座螺纹连接，X轴移动架前侧固定连接有Y轴伺服电机，X轴移动架右前侧转动Y轴丝杆，所述Y轴丝杆前端固定连接有传动齿轮，所述Y轴丝杆与Y轴移动架螺纹连接，Y轴伺服电机的输出端套接有皮带，传动齿轮表面套接有皮带。

优选的，所述Y轴移动架顶部固定连接有Z轴补偿电机，Z轴补偿电机的输出端固定连接有小齿轮，Y轴移动架顶部固定连接有安装板，所述安装板转动连接有校准齿轮，校准齿轮与所述小齿轮相啮合，Y轴移动架顶部固定连接有导向轨，导向轨表面滑动连接有梯形块，校准齿轮正面固定连接有Z轴补偿丝杆，Z轴补偿丝杆与梯形块螺纹连接，支撑板下表面固定连接有顶升块，顶升块底端为斜面一，梯形块顶端为斜面二，斜面一和斜面二的坡度一致，顶升块底端与梯形块顶端抵接。

优选的，所述升降架两侧滑动连接有安装架，安装架底端固定连接有作业台，作业台上表面中部固定连接有固定架，固定架中部固定连接有Z轴伺服电机，Z轴伺服电机的输出端固定连接有齿轮一，安装架中部转动连接有Z轴丝杆，Z轴丝杆顶端与升降架螺纹连接，Z轴丝杆底端固定连接有齿轮二，齿轮一与齿轮二相互啮合。

优选的，所述螺杆端部抵接在旋转环表面，凸杆左端抵接在旋转环表面，转动轴从旋转环中间穿过，辅助弹簧右端固定连接在旋转盘侧面，辅助弹簧左端固定连接在补偿圆柱右端，承接块顶端与平衡板固定连接。

优选的，所述X轴补偿组件与Y轴补偿组件结构一致，X轴补偿组件安装在载台板和平衡板之间。

优选的，所述组合齿轮由锥形齿轮和齿轮组合构成。

优选的，所述平衡板下表面后侧固定连接有X轴限位开关，支撑板上表面后侧固定连接有Y轴限位开关，气缸与X轴限位开关和Y轴限位开关控制连接。

优选的，所述X轴限位开关与下锥形齿轮位于同一区域，Y轴限位开关与过渡齿轮位于同一垂直平面。

与现有技术相比，本发明提供了一款3D空间移动载台，具备以下有益效果：

通过设置XY轴移动机构、XY轴补偿机构、X轴补偿组件和Y轴补偿组件，采用双三轴机构进行驱动，较常规机构更具灵活度，常规三轴机构只能固定式调整，当误差较小时无法实现进一步微调补偿，除非需要拆除原先安装的部件，进行修正后者更换，双三轴机构可以有效的进行误差补偿，无须拆除或者改制零部件即可进行误差校正，大大减少了装调使用成本，同时，当设备应力变形时，只需要微量调整软件的功能参数即可将变形误差补偿回来，无须拆换零部件。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的爆炸结构示意图；

图3为本发明的XY轴移动机构结构示意图；

图4为本发明的XY轴移动机构后视结构示意图；

图5为本发明的XY轴补偿机构结构示意图；

图6为本发明的XY轴补偿机构爆炸结构示意图；

图7为本发明的XY轴补偿机构后视爆炸结构示意图；

图8为本发明的Y轴补偿组件结构示意图；

图中标号为：

101、作业台；102、安装架；103、Z轴丝杆；104、升降架；105、固定架；106、Z轴伺服电机；

200、XY轴移动机构；201、Z轴补偿电机；202、导向杆；203、Y轴移动架；204、Y轴滑轨；205、Y轴伺服电机；206、X轴滑轨；207、基座；208、校准齿轮；209、梯形块；210、Z轴补偿丝杆；211、导向轨；212、皮带；213、X轴移动架；214、传动齿轮；215、X轴伺服电机；216、X轴丝杆；217、从动齿轮；218、传动带；

300、XY轴补偿机构；301、Y轴托块；302、Y轴导轨；303、载台板；304、X轴托块；305、平衡板；306、X轴导轨；307、总补偿电机；308、气缸；309、支撑板；310、从动锥形齿轮；311、上锥形齿轮；312、活动杆；313、X轴限位开关；314、Y轴限位开关；315、组合齿轮；316、过渡齿轮；317、驱动齿轮；318、下锥形齿轮；319、顶升块；

400、X轴补偿组件；

500、Y轴补偿组件；501、旋转环；502、螺杆；503、固定板；504、凸杆；505、承接块；506、辅助弹簧；507、旋转盘；508、转动轴；509、补偿圆柱；510、插杆。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图1-8所示，一款3D空间移动载台，包括：

升降架104，所述升降架104用完成载台在Z轴的升降；

XY轴移动机构200，设置在升降架104上表面，所述XY轴移动机构200用于载台在X轴和Y轴的移动以及Z轴的误差校准；

参照图6和图7，XY轴补偿机构300，设置在XY轴移动机构200顶部，所述XY轴补偿机构300用于载台在X轴和Y轴的误差校准，XY轴补偿机构300包括支撑板309，支撑板309上表面两侧均固定连接有Y轴导轨302，Y轴导轨302表面滑动连接有Y轴托块301，Y轴托块301顶部固定连接有平衡板305，平衡板305上表面固定连接有两个X轴导轨306，X轴导轨306表面滑动连接有X轴托块304，X轴托块304顶部固定连接有载台板303，支撑板309上表面中部固定连接有气缸308，气缸308的输出端固定连接有总补偿电机307，总补偿电机307的输出端固定连接有组合齿轮315，支撑板309上表面后侧安装有若干个过渡齿轮316，平衡板305后侧转动连接有活动杆312，活动杆312顶端固定连接有上锥形齿轮311，活动杆312底端固定连接有下锥形齿轮318；

X轴补偿组件400，设置在XY轴补偿机构300内部，所述X轴补偿组件400用于载台在X轴的误差校准，X轴补偿组件400的端部安装有从动锥形齿轮310，从动锥形齿轮310与上锥形齿轮311相啮合；

气缸308推进，带动总补偿电机307前进，当X轴限位开关313检测到组合齿轮315时，组合齿轮315与下锥形齿轮318相啮合，因而可以通过下锥形齿轮318，带动上锥形齿轮311转动，进而带动从动锥形齿轮310转动，此时，X轴补偿组件400的运作方式与后续的Y轴补偿组件500类似。

参照图6、图7和图8，Y轴补偿组件500，设置在XY轴补偿机构300内部，所述Y轴补偿组件500用于载台在Y轴的误差校准，Y轴补偿组件500后侧安装有驱动齿轮317，驱动齿轮317与过渡齿轮316相啮合，Y轴补偿组件500包括固定板503，固定板503右侧顶部转动连接有旋转环501，固定板503中部螺纹连接有螺杆502，固定板503右侧固定连接有转动轴508，转动轴508中部套接有补偿圆柱509，补偿圆柱509中部转动连接有承接块505，转动轴508右端转动连接有旋转盘507，旋转盘507左侧固定连接有若干个插杆510，插杆510滑动连接在补偿圆柱509右端，补偿圆柱509左端固定连接有凸杆504，转动轴508右端套接有辅助弹簧506；

气缸308回缩，使得总补偿电机307移动，Y轴限位开关314对组合齿轮315进行限位，当检测到组合齿轮315时，气缸308停止运动，此时，组合齿轮315与过渡齿轮316啮合，通过过渡齿轮316带动驱动齿轮317转动，进而带动旋转盘507转动，拧动螺杆502，可以调整旋转环501的倾斜度，当旋转盘507转动时，带动补偿圆柱509和凸杆504转动，于是，可以使得凸杆504跟随旋转环501的倾斜度，微调补偿圆柱509的位置，进而调整承接块505的位置，并由此微调平衡板305的位置，以此在Y轴方向微调载台板303的位置。

参照图1、图3和图4，具体的，XY轴移动机构200包括基座207，基座207固定连接在升降架104顶部，基座207顶部滑动连接有若干个X轴滑轨206，X轴滑轨206顶部固定连接有X轴移动架213，X轴移动架213上表面两侧均固定连接有Y轴滑轨204，Y轴滑轨204顶部滑动连接有Y轴移动架203，Y轴移动架203顶部两侧均固定连接有导向杆202，导向杆202与支撑板309滑动连接；

X轴移动架213中部固定连接有X轴伺服电机215，X轴移动架213底部转动连接有X轴丝杆216，X轴丝杆216端部固定连接有从动齿轮217，X轴伺服电机215的输出端套接有传动带218，从动齿轮217表面套接有传动带218，X轴丝杆216中部与基座207螺纹连接，X轴移动架213前侧固定连接有Y轴伺服电机205，X轴移动架213右前侧转动Y轴丝杆，所述Y轴丝杆前端固定连接有传动齿轮214，所述Y轴丝杆与Y轴移动架203螺纹连接，Y轴伺服电机205的输出端套接有皮带212，传动齿轮214表面套接有皮带212；

X轴伺服电机215运作，带动传动带218运动，进而带动从动齿轮217转动，从而使得X轴移动架213沿X轴滑轨206的方向移动，进而使得载台板303在X轴方向进行移动；

Y轴伺服电机205运作，带动皮带212运动，进而带动传动齿轮214转动，使得Y轴移动架203沿Y轴滑轨204移动，进而完成载台板303在Y轴方向的移动。

Y轴移动架203顶部固定连接有Z轴补偿电机201，Z轴补偿电机201的输出端固定连接有小齿轮，Y轴移动架203顶部固定连接有安装板，所述安装板转动连接有校准齿轮208，校准齿轮208与所述小齿轮相啮合，Y轴移动架203顶部固定连接有导向轨211，导向轨211表面滑动连接有梯形块209，校准齿轮208正面固定连接有Z轴补偿丝杆210，Z轴补偿丝杆210与梯形块209螺纹连接，支撑板309下表面固定连接有顶升块319，顶升块319底端为斜面一，梯形块209顶端为斜面二，斜面一和斜面二的坡度一致，顶升块319底端与梯形块209顶端抵接；

Z轴补偿电机201运作，带动小齿轮转动，进而带动校准齿轮208转动，使得Z轴补偿丝杆210跟随转动，从而梯形块209沿导向轨211移动，进而使得顶升块319上升或下降，使得载台板303上升或下降，完成载台板303在Z轴方向的误差校准。

参照图2，升降架104两侧滑动连接有安装架102，安装架102底端固定连接有作业台101，作业台101上表面中部固定连接有固定架105，固定架105中部固定连接有Z轴伺服电机106，Z轴伺服电机106的输出端固定连接有齿轮一，安装架102中部转动连接有Z轴丝杆103，Z轴丝杆103顶端与升降架104螺纹连接，Z轴丝杆103底端固定连接有齿轮二，齿轮一与齿轮二相互啮合；

Z轴伺服电机106运作，通过齿轮一与齿轮二带动Z轴丝杆103转动，使得升降架104升降，从而完成载台板303在Z轴方向的升降。

参照图6、图7和图8，螺杆502端部抵接在旋转环501表面，凸杆504左端抵接在旋转环501表面，转动轴508从旋转环501中间穿过，辅助弹簧506右端固定连接在旋转盘507侧面，辅助弹簧506左端固定连接在补偿圆柱509右端，承接块505顶端与平衡板305固定连接。

X轴补偿组件400与Y轴补偿组件500结构一致，X轴补偿组件400安装在载台板303和平衡板305之间。

组合齿轮315由锥形齿轮和齿轮组合构成。

平衡板305下表面后侧固定连接有X轴限位开关313，支撑板309上表面后侧固定连接有Y轴限位开关314，气缸308与X轴限位开关313和Y轴限位开关314控制连接。

X轴限位开关313与下锥形齿轮318位于同一区域，Y轴限位开关314与过渡齿轮316位于同一垂直平面。

本发明的工作原理及使用流程：通过设置XY轴移动机构200、XY轴补偿机构300、X轴补偿组件400和Y轴补偿组件500，采用双三轴机构进行驱动，较常规机构更具灵活度，常规三轴机构只能固定式调整，当误差较小时无法实现进一步微调补偿，除非需要拆除原先安装的部件，进行修正后者更换，双三轴机构可以有效的进行误差补偿，无须拆除或者改制零部件即可进行误差校正，大大减少了装调使用成本，同时，当设备应力变形时，只需要微量调整软件的功能参数即可将变形误差补偿回来，无须拆换零部件。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一款3D空间移动载台，其特征在于，包括：

升降架(104)，所述升降架(104)用完成载台在Z轴的升降；

XY轴移动机构(200)，设置在升降架(104)上表面，所述XY轴移动机构(200)用于载台在X轴和Y轴的移动以及Z轴的误差校准；

XY轴补偿机构(300)，设置在XY轴移动机构(200)顶部，所述XY轴补偿机构(300)用于载台在X轴和Y轴的误差校准，XY轴补偿机构(300)包括支撑板(309)，支撑板(309)上表面两侧均固定连接有Y轴导轨(302)，Y轴导轨(302)表面滑动连接有Y轴托块(301)，Y轴托块(301)顶部固定连接有平衡板(305)，平衡板(305)上表面固定连接有两个X轴导轨(306)，X轴导轨(306)表面滑动连接有X轴托块(304)，X轴托块(304)顶部固定连接有载台板(303)，支撑板(309)上表面中部固定连接有气缸(308)，气缸(308)的输出端固定连接有总补偿电机(307)，总补偿电机(307)的输出端固定连接有组合齿轮(315)，支撑板(309)上表面后侧安装有若干个过渡齿轮(316)，平衡板(305)后侧转动连接有活动杆(312)，活动杆(312)顶端固定连接有上锥形齿轮(311)，活动杆(312)底端固定连接有下锥形齿轮(318)；

X轴补偿组件(400)，设置在XY轴补偿机构(300)内部，所述X轴补偿组件(400)用于载台在X轴的误差校准，X轴补偿组件(400)的端部安装有从动锥形齿轮(310)，从动锥形齿轮(310)与上锥形齿轮(311)相啮合；

Y轴补偿组件(500)，设置在XY轴补偿机构(300)内部，所述Y轴补偿组件(500)用于载台在Y轴的误差校准，Y轴补偿组件(500)后侧安装有驱动齿轮(317)，驱动齿轮(317)与过渡齿轮(316)相啮合，Y轴补偿组件(500)包括固定板(503)，固定板(503)右侧顶部转动连接有旋转环(501)，固定板(503)中部螺纹连接有螺杆(502)，固定板(503)右侧固定连接有转动轴(508)，转动轴(508)中部套接有补偿圆柱(509)，补偿圆柱(509)中部转动连接有承接块(505)，转动轴(508)右端转动连接有旋转盘(507)，旋转盘(507)左侧固定连接有若干个插杆(510)，插杆(510)滑动连接在补偿圆柱(509)右端，补偿圆柱(509)左端固定连接有凸杆(504)，转动轴(508)右端套接有辅助弹簧(506)。

2.根据权利要求1所述的一款3D空间移动载台，其特征在于：所述XY轴移动机构(200)包括基座(207)，基座(207)固定连接在升降架(104)顶部，基座(207)顶部滑动连接有若干个X轴滑轨(206)，X轴滑轨(206)顶部固定连接有X轴移动架(213)，X轴移动架(213)上表面两侧均固定连接有Y轴滑轨(204)，Y轴滑轨(204)顶部滑动连接有Y轴移动架(203)，Y轴移动架(203)顶部两侧均固定连接有导向杆(202)，导向杆(202)与支撑板(309)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一款3D空间移动载台，其特征在于：所述X轴移动架(213)中部固定连接有X轴伺服电机(215)，X轴移动架(213)底部转动连接有X轴丝杆(216)，X轴丝杆(216)端部固定连接有从动齿轮(217)，X轴伺服电机(215)的输出端套接有传动带(218)，从动齿轮(217)表面套接有传动带(218)，X轴丝杆(216)中部与基座(207)螺纹连接，X轴移动架(213)前侧固定连接有Y轴伺服电机(205)，X轴移动架(213)右前侧转动Y轴丝杆，所述Y轴丝杆前端固定连接有传动齿轮(214)，所述Y轴丝杆与Y轴移动架(203)螺纹连接，Y轴伺服电机(205)的输出端套接有皮带(212)，传动齿轮(214)表面套接有皮带(212)。

4.根据权利要求3所述的一款3D空间移动载台，其特征在于：所述Y轴移动架(203)顶部固定连接有Z轴补偿电机(201)，Z轴补偿电机(201)的输出端固定连接有小齿轮，Y轴移动架(203)顶部固定连接有安装板，所述安装板转动连接有校准齿轮(208)，校准齿轮(208)与所述小齿轮相啮合，Y轴移动架(203)顶部固定连接有导向轨(211)，导向轨(211)表面滑动连接有梯形块(209)，校准齿轮(208)正面固定连接有Z轴补偿丝杆(210)，Z轴补偿丝杆(210)与梯形块(209)螺纹连接，支撑板(309)下表面固定连接有顶升块(319)，顶升块(319)底端为斜面一，梯形块(209)顶端为斜面二，斜面一和斜面二的坡度一致，顶升块(319)底端与梯形块(209)顶端抵接。

5.根据权利要求1所述的一款3D空间移动载台，其特征在于：所述升降架(104)两侧滑动连接有安装架(102)，安装架(102)底端固定连接有作业台(101)，作业台(101)上表面中部固定连接有固定架(105)，固定架(105)中部固定连接有Z轴伺服电机(106)，Z轴伺服电机(106)的输出端固定连接有齿轮一，安装架(102)中部转动连接有Z轴丝杆(103)，Z轴丝杆(103)顶端与升降架(104)螺纹连接，Z轴丝杆(103)底端固定连接有齿轮二，齿轮一与齿轮二相互啮合。

6.根据权利要求1所述的一款3D空间移动载台，其特征在于：所述螺杆(502)端部抵接在旋转环(501)表面，凸杆(504)左端抵接在旋转环(501)表面，转动轴(508)从旋转环(501)中间穿过，辅助弹簧(506)右端固定连接在旋转盘(507)侧面，辅助弹簧(506)左端固定连接在补偿圆柱(509)右端，承接块(505)顶端与平衡板(305)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一款3D空间移动载台，其特征在于：所述X轴补偿组件(400)与Y轴补偿组件(500)结构一致，X轴补偿组件(400)安装在载台板(303)和平衡板(305)之间。

8.根据权利要求1所述的一款3D空间移动载台，其特征在于：所述组合齿轮(315)由锥形齿轮和齿轮组合构成。

9.根据权利要求1所述的一款3D空间移动载台，其特征在于：所述平衡板(305)下表面后侧固定连接有X轴限位开关(313)，支撑板(309)上表面后侧固定连接有Y轴限位开关(314)，气缸(308)与X轴限位开关(313)和Y轴限位开关(314)控制连接。

10.根据权利要求9所述的一款3D空间移动载台，其特征在于：所述X轴限位开关(313)与下锥形齿轮(318)位于同一区域，Y轴限位开关(314)与过渡齿轮(316)位于同一垂直平面。

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