CN213655473U - 一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，包括第一平移台、第二平移台、平移驱动装置、光栅尺和光栅尺读取头，所述第一平移台和所述第二平移台滑动安装，所述平移驱动装置连接所述第一平移台和所述第二平移台，所述光栅尺位于所述第一平移台上，所述光栅尺读取头位于所述第二平移台上，所述光栅尺位于所述光栅尺读取头一侧。其中本实用新型的有益效果是：通过平移驱动装置结合光栅尺作为闭环反馈控制，实时反馈实际位置。实现高的控制精度和高的重复定位精度，可达到亚微米级。

Description

一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台

技术领域

本实用新型涉及一种多自由度平移台，特别涉及一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台。

背景技术

样品传统结构为微分头与步进电机的组合，并采取开环控制，精度在微米级别，重复定位精度低。

本实用新型采用直线导轨支撑，高精度丝杆和伺服电机驱动，用光栅尺作为闭环反馈控制，实时反馈实际位置。实现高的控制精度和高的重复定位精度，可达到亚微米级。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型中披露了一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，本实用新型的技术方案是这样实施的：

一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，包括第一平移台、第二平移台、直线导轨、直线导轨滑块、平移驱动装置、光栅尺和光栅尺读取头，第一平移台和第二平移台滑动安装，直线导轨滑块滑动安装于直线导轨一端，平移驱动装置连接第一平移台和第二平移台，光栅尺位于第一平移台上，光栅尺读取头位于第二平移台上，所述光栅尺位于所述光栅尺读取头一侧。

优选地，所述平移驱动装置包括丝母、丝杆和电机；所述丝母固定在所述第二平移台上，所述丝杆通过转动部件，安装在第一平移台上，所述电机固定于第一平移台上。

优选地，还包括第三平移台；所述第三平移台位于所述第二平移台上方并通过所述平移驱动装置连接，所述丝杆通过转动部件安装于所述第二平移台上，所述丝母位于所述第三平移台上，所述电机固定于所述第二平移台上。

优选地，丝杆为滚珠丝杆。

优选地，电机为伺服电机。

实施本实用新型的技术方案可解决现有技术中重复定位精度低的技术问题；实施本实用新型的技术方案，通过直线导轨支撑，高精度丝杆和伺服电机驱动，用光栅尺作为闭环反馈控制，实时反馈实际位置，可实现控制精度和高的重复定位精度的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种实施例，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。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1为本实用新型主视结构示意图；

图2为本实用新型后视结构示意图；

图3为本实用新型侧视结构示意图。

在上述附图中，各图号标记分别表示：

1 第一平移台

2 第二平移台

3 直线导轨滑块

4 直线导轨

5 平移驱动装置

5-1 丝母

5-2 丝杆

5-3 电机

6 光栅尺读取头

7 光栅尺

8 第三平移台

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

在一种具体的实施例中，如图1、图2和图3所示，一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，在X轴方向上，包括第一平移台1、第二平移台2、直线导轨滑块3、直线导轨4、平移驱动装置5、光栅尺7和光栅尺读取头6，第一平移台1和第二平移台2滑动安装，直线导轨滑3滑动安装于直线导轨4一端，平移驱动装置5连接第一平移台1和第二平移台2，光栅尺7位于第一平移台1上，光栅尺读取头6位于第二平移台2上，光栅尺7位于光栅尺读取头6一侧。在该实施例1中，通过设置并排的两组直线导轨4和直线导轨滑块3，直线导轨4和直线导轨滑块3可相对运动。直线导轨滑块3固定在第一平移台1上，直线导轨4固定在第二平移台2上，平移驱动装置5连接第一平移台1和第二平移台2，平移驱动装置5带动第一平移台1和第二平移台2之间的运动。通过直线导轨3和平移驱动装置5的组合使得第一平移台1和第二平移台2具有高精度、高强度和刚度的特点。第一平移台1上设置光栅尺7，第二平移台2上设置光栅尺读取头6，光栅尺7临近光栅尺读取头6，但两者并不接触。

当第二平移台2进行运动时，光栅尺读取头6依据读取的位置信息对平移驱动装置5的运动进行相应的控制，从而达到所需的位置，实现高重复定位的精度控制。

在一种优选的实施方式中，平移驱动装置5包括丝母5-1、丝杆5-2和电机5-3；丝母5-1固定在第二平移台2上，丝杆5-2通过转动部件，安装在第一平移台1上。电机5-3固定在第一平移台1。

在该实施方式中，平移驱动装置5包括丝母5-1、丝杆5-2和电机5-3，丝母5-1固定在第二平移台2上，丝杆5-2通过转动部件，安装在第一平移台1上，电机5-3固定在第一平移台1上，电机5-3通过旋转运动驱动丝杆5-2旋转运动，使得丝母5-1做直线运动，从而使第二平移台2运动。通过直线导轨4，直线导轨滑块3，丝母5-1，丝杆5-2和电机5-3的组合使得第一平移台1和第二平移台2具有高精度、高强度和刚度的特点。

在一种优选的实施方式中，还包括第三平移台8；第三平移台8位于第二平移台2上方并通过平移驱动装置5连接，丝杆5-2通过转动部件安装于第二平移台2上，丝母5-2位于第三平移台8上，电机5-3固定于第二平移台2上。

在该实施方式中，有两个平移驱动装置5，一个位于第一平移台1和第二平移台2的正前方，另一个则位于第三平移台8和第二平移台2的侧方，平移驱动装置5连接第一平移台1和第二平移台2之间、第二平移台2和第三平移台8的运动。在第一平移台1和第二平移台2的正前方设置有平移驱动装置5可以实现第一平移台1和第二平移台2在前后方向的自由运动，在第二平移台2和第三平移台8的侧方设置平移驱动装置5可以实现第二平移台2和第三平移台8在侧方上的自由运动，通过设置两个平移驱动装置5就可以实现本装置多自由度的运动，且可以更好的增强本装置的强度。

在一种优选的实施方式中，丝杆5-2为滚珠丝杆。

在该实施方式中，丝杆5-2为滚珠丝杆5-2，滚珠丝杆5-2可以有效的将回转运动转化为直线运动，或者将直线运动转化为回转运动。由于滚珠丝杆5-2的丝杆轴与丝母之5-1间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与滑动丝杆相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滑动丝杆的1/3，在省电方面很有帮助。滚珠丝杆5-2一般是用世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。滚珠丝杆5-2由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的进给。滚珠丝杆5-2可以加与预压,由于预压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性，此外，滚珠丝杆5-2具有不能自锁、具有传动的可逆性的特点。丝杆5-2可以精确有效的对第一平移台1和第二平移台2的运动进行控制，同时具有很高的刚度，省电的效果。

在一种优选的实施方式中，电机5-3为伺服电机。

在该实施方式中，电机5-3可以选用伺服电机。伺服电机可以对位置，速度和力矩进行闭环控制，同时可以有效克服了步进电机失步的问题。伺服电机具有很好地高速性能，一般额定转速能达到2000～3000转。伺服电机具有很强的抗过载能力，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用。伺服电机能够始终保持低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。伺服电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内，伺服电机具有很低的发热和噪音。电机5-3可以对第一平移台1和第二平移台2的运动进行闭环控制，具有高速性能和抗过载的能力，同时加减速的时间很短，可以有效的驱动第一平移台1和第二平移台2的运动，保证了高精度的要求。

实施例2(实施例2和实施例3与实施例1相似，需要体现吗？没有做对应箭头标识)

在具体的实施例2中，一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，在Y轴方向上，包括第一平移台1、第二平移台2、直线导轨4、直线导轨滑块3、平移驱动装置5、光栅尺7和光栅尺读取头6，第一平移台1和第二平移台2滑动安装，直线导轨滑块3滑动安装于直线导轨4一端，平移驱动装置5连接第一平移台1和第二平移台2，光栅尺7位于第一平移台1上，光栅尺读取头6位于第二平移台2上。光栅尺7和光栅尺读取头6，靠近但不接触。

在该实施例2中，通过设置并排的两组直线导轨4和直线导轨滑块3，直线导轨4和直线导轨滑块3可相对运动。直线导轨滑块3固定在第一平移台1上，直线导轨4固定在第二平移台2上，平移驱动装置5连接第一平移台1和第二平移台2，平移驱动装置5带动第一平移台1和第二平移台2之间的运动。通过直线导轨4和平移驱动装置5的组合使得第一平移台1和第二平移台2具有高精度。高强度和刚度的特点。第一平移台1上设置光栅尺7，第二平移台2上设置光栅尺读取头6，当第二平移台2进行运动时，光栅尺读取头6依据读取的位置信息对平移驱动装置5的运动进行相应的控制，从而达到所需的位置，实现高重复定位的精度控制。

有两个平移驱动装置5，一个位于第一平移台1和第二平移台2的正前方，另一个则位于第一平移台1和第二平移台2的侧方，平移驱动装置5连接第一平移台1和第二平移台2之间的运动。在第一平移台1和第二平移台2的正前方设置有平移驱动装置5可以实现第一平移台1和第二平移台2在前后方向的自由运动，在第一平移台1和第二平移台2的侧方设置平移驱动装置5可以实现第一平移台1和第二平移台2在侧方上的自由运动，通过设置两个平移驱动装置5就可以实现多自由度的运动。

平移驱动装置5包括丝母5-1、丝杆5-2和电机5-3，丝母5-1固定在第二平移台2上，丝杆6通过转动部件，安装在第一平移台1上，电机5-3固定在第一平移台1上，电机5-3通过旋转运动驱动丝杆5-2旋转运动，使得丝母5-1做直线运动，从而使第二平移台2运动。通过直线导轨3，丝杆5-2和电机5-3的组合使得第一平移台1和第二平移台2具有高精度、高强度和刚度的特点。

实施例3

在具体的实施例3中，一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，在Z轴方向上，包括第一平移台1、第二平移台2、直线导轨3、直线导轨滑块4、平移驱动装置5、光栅尺6和光栅尺读取头7，第一平移台1和第二平移台2滑动安装，直线导轨滑块4滑动安装于直线导轨3一端，平移驱动装置5连接第一平移台1和第二平移台2，光栅尺6位于第一平移台1上，光栅尺读取头7位于第二平移台2上，光栅尺6滑动连接光栅尺读取头7。

在该实施例3中，通过设置并排的两组直线导轨3和直线导轨滑块4，直线导轨3和直线导轨滑块4可相对运动。直线导轨滑块4固定在第一平移台1上，直线导轨3固定在第二平移台2上，平移驱动装置5连接第一平移台1和第二平移台2，平移驱动装置5带动第一平移台1和第二平移台2之间的运动。通过直线导轨3和平移驱动装置5的组合使得第一平移台1和第二平移台2具有高精度。高强度和刚度的特点。第一平移台1上设置光栅尺6，第二平移台2上设置光栅尺读取头7，当第二平移台2进行运动时，光栅尺读取头7依据读取的位置信息对平移驱动装置5的运动进行相应的控制，从而达到所需的位置，实现高重复定位的精度控制。

有两个平移驱动装置5，一个位于第一平移台1和第二平移台2的正前方，另一个则位于第一平移台1和第二平移台2的侧方，平移驱动装置5连接第一平移台1和第二平移台2之间的运动。在第一平移台1和第二平移台2的正前方设置有平移驱动装置5可以实现第一平移台1和第二平移台2在前后方向的自由运动，在第一平移台1和第二平移台2的侧方设置平移驱动装置5可以实现第一平移台1和第二平移台2在侧方上的自由运动，通过设置两个平移驱动装置5就可以实现多自由度的运动。

平移驱动装置5包括丝母5-1、丝杆5-2和电机5-3，丝母5-1固定在第二平移台2上，丝杆6通过转动部件，安装在第一平移台1上，电机5-3固定在第一平移台1上，电机5-3通过旋转运动驱动丝杆5-2旋转运动，使得丝母5-1做直线运动，从而使第二平移台2运动。通过直线导轨3，丝杆5-2和电机5-3的组合使得第一平移台1和第二平移台2具有高精度、高强度和刚度的特点。

需要指出的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，其特征在于：包括第一平移台、第二平移台、直线导轨、直线导轨滑块、平移驱动装置、光栅尺和光栅尺读取头，所述第一平移台和所述第二平移台滑动安装，所述直线导轨滑块滑动安装于所述直线导轨一端，所述平移驱动装置连接所述第一平移台和所述第二平移台，所述光栅尺位于所述第一平移台上，所述光栅尺读取头位于所述第二平移台上，所述光栅尺位于所述光栅尺读取头一侧。

2.根据权利要求1所述的一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，其特征在于：所述平移驱动装置包括丝母、丝杆和电机；所述丝母固定在所述第二平移台上，所述丝杆通过转动部件，安装在第一平移台上，所述电机固定于第一平移台上。

3.根据权利要求2所述的一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，其特征在于：还包括第三平移台；所述第三平移台位于所述第二平移台上方并通过所述平移驱动装置连接，所述丝杆通过转动部件安装于所述第二平移台上，所述丝母位于所述第三平移台上，所述电机固定于所述第二平移台上。

4.根据权利要求3所述的一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，其特征在于：所述丝杆为滚珠丝杆。

5.根据权利要求4所述的一种高控制精度和高重复定位精度多自由度平移台，其特征在于：所述电机为伺服电机。

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