CN218592946U - 一种用于驱动定位的高精度导轨装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于驱动定位的高精度导轨装置，包括导轨本体和滑动安装在所述导轨本体上的驱动定位机构，所述驱动定位机构还与所述导轨本体驱动连接，通过控制所述驱动定位机构移动的距离实现对驱动定位机构的位置定位。本实用新型提供的导轨通过设置有限制径向间隙误差引入的成对设置的限位轮和用于限制轴向间隙误差引入的限位凸棱，使得滑动设置在导轨本体上的驱动定位机构能够完全按照导轨本体的设置滑动，滑动过程中误差引入小，轨迹一致性好，精度可控性高。

Description

一种用于驱动定位的高精度导轨装置

技术领域

本申请涉及机械结构或者装置设备技术领域，尤其涉及针对滑动或精准滑动实现定位的结构装置，具体是一种用于驱动定位的高精度导轨装置。

背景技术

空间定位设备由于需要满足不同角度的空间定位或者同平面不同线性位置的定位往往都会使用到滑动结构。而最为普遍的滑动结构的主体是固定的滑轨，滑轨自身的精度和与滑轨滑动配合的机构之间的配合精度将决定了滑轨机构的实际可达到的定位指示精度。

空间定位通常用于针对精度要求较高的操作领域，譬如自动化加工领域，激光切割领域，以及医疗技术领域。本申请尤其针对医疗技术领域中设计定位穿刺技术要求的高精度定位需求提供了一种全新的用于实现高精度定位的导轨装置，以进一步改善现有的结构设置方式，使得在满足高精度定位的前提下，能够使得结构更加紧凑。

具体地，本申请是在本申请人专利号为CN201911387778.1，公告号为CN110755142B的结构和控制原理基础上进行进一步的优化，使得能够实现定位角度更加广泛、结构质量更加小巧，轻盈，使得该定位结构与现有的其他医疗器械设备，如CT、MRI等配合使用实现定位成为一种可能。

实用新型内容

为了解决平面或者空间的定位辅助问题，本申请提供一种用于驱动定位的高精度导轨装置，用于实现定位机构在往复滑动时，尽可能的降低因结构间隙引入的定位误差。本实用新型通过对导轨本体结构的全新设置以及对于导轨本体配合的驱动定位机构的匹配设计，使得整个导轨装置配合精度高，能够为直线定位、曲线定位和空间定位提供可靠的导轨保障。为多样化的定位设备设计提供可靠的结构辅助作用。

为了达到上述技术目的，本申请提供的高精度导轨装置采用的技术方案如下：

一种用于驱动定位的高精度导轨装置，包括导轨本体和滑动安装在所述导轨本体上的驱动定位机构，所述驱动定位机构还与所述导轨本体驱动连接，通过控制所述驱动定位机构移动的距离实现对驱动定位机构的位置定位。

结构原理阐述：本方案提供的导轨本体是作为定位过程中，驱动定位机构移动的轨迹限定结构，使得驱动定位机构无论如何运动，都将始终沿着所述导轨本体进行，且相对误差偏移小，可控精度高。所述驱动定位机构是通过驱动连接驱动源后，通过提供驱动力，从而驱动所述驱动定位机构在所述导轨本体上发生相对运动，通过精确的控制驱动源的驱动电信号，从而实现对驱动定位机构相对移动位置的控制，达到精准控制定位的目的。值得说明的是，驱动源并非本方案中的一部分，本方案只是提供导轨装置，只是为了便于了解导轨装置的结构原理，将驱动源引入只是为了更好的对本方案其中一种可行实施方式进行阐述，不应将驱动源纳入本方案中并理解成本方案的一部分。

为了进一步降低驱动定位机构与导轨本体之间的间隙误差，保证驱动定位机构在反复往复滑动过程中的精度，优选地，所述导轨本体采用一体结构，导轨本体的截面相对侧至少设置有一对第一限位凸棱，所述驱动定位机构包括支架壳体，所述支架壳体上安装有用于与所述第一限位凸棱匹配并将所述导轨本体夹持的限位轮。

为了进一步的降低驱动定位机构相对于导轨本体的轴向摆动幅度，优选地，高精度导轨装置还包括与所述第一限位凸棱并列或平行设置的第二限位凸棱，所述限位轮上设置有与所述第一限位凸棱和第二限位凸棱匹配的限位凹槽。

为了更好的匹配现有的标准件，增强本申请的实用性，降低装置的制造和装配难度，提升结构件之间的兼容性，优选地，所述导轨本体还包括沿所述第一限位凸棱长度方向设置的外齿条，所述支架壳体上安装有与所述外齿条啮合的驱动齿轮，所述外齿条与相邻限位凸棱之间还设置有环形间隙。

为了提升本实用新型在实际滑动运行过程中的稳定性，以及驱动定位机构沿所述导轨本体滑动的一致性，优选地，任一所述限位轮均转动安装在转轴上，位于所述导轨本体相对侧成对设置的所述限位轮的转轴之间安装有拉簧，所述转轴与所述支架壳体之间存在间隙。

为了进一步降低非控制性惯性移动，优选地，所述驱动定位机构还包括设置在支架壳体上用于消除驱动定位机构发生惯性运动的刹车机构。

作为刹车机构的较佳可选结构设置方案，具体地，所述刹车机构包括固定安装在所述支架壳体上的套管，所述套管的底部螺纹连接有调节螺杆，所述套管内滑动安装有刹车头，所述调节螺杆与刹车头之间设置有用于推动所述刹车头与所述导轨本体接触的弹簧。

可选地，所述导轨本体为直线导轨、曲线导轨和弧形导轨中任一一种。所述导轨本体为弧形导轨时，弧度小于等于360°。

有益效果：

本实用新型提供的导轨通过设置有限制径向间隙误差引入的成对设置的限位轮和用于限制轴向间隙误差引入的限位凸棱，使得滑动设置在导轨本体上的驱动定位机构能够完全按照导轨本体的设置滑动，滑动过程中误差引入小，轨迹一致性好，精度可控性高。

本实用新型还特别设置有刹车机构，通过刹车头与导轨本体产生合适的摩擦，使得可以避免由于驱动源在驱动过程中产生的惯性导致整个驱动定位机构滑移过度导致惯性误差引入的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构轴测图。

图2是图1的主视图。

图3是图2中沿剖切符号A-A的剖视图。

图4是图2中沿剖切符号B-B的剖视图。

图5是刹车机构的轴向全剖视图。

图6是他2中沿剖切符号C-C的剖视图。

图7是导轨本体为圆环设置时的其中一种结构断面图。

图中：100-导轨本体；101-外齿条；102-安装孔；103-第一限位凸棱；104-限位凹槽；105-第二限位凸棱；106-环形间隙；200-底座；300-驱动定位机构；301-支架壳体；302-驱动齿轮；303-限位轮；3031-限位槽；304-刹车机构；3041-刹车头；3042-弹簧；3043-套管；3044-调节螺杆；305-转轴；306-拉簧；

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

结合说明书附图1和图2所示出的一种用于驱动定位的高精度导轨装置，包括导轨本体100和滑动安装在所述导轨本体100上的驱动定位机构300，所述驱动定位机构300还与所述导轨本体100驱动连接，通过控制所述驱动定位机构300移动的距离实现对驱动定位机构300的位置定位。

结构原理阐述：本方案提供的导轨本体100是作为定位过程中，驱动定位机构300移动的轨迹限定结构，使得驱动定位机构300无论如何运动，都将始终沿着所述导轨本体100进行，且相对误差偏移小，可控精度高。所述驱动定位机构300是通过驱动连接驱动源后，通过提供驱动力，从而驱动所述驱动定位机构300在所述导轨本体100上发生相对运动，通过精确的控制驱动源的驱动电信号，从而实现对驱动定位机构300相对移动位置的控制，达到精准控制定位的目的。值得说明的是，驱动源并非本方案中的一部分，本方案只是提供导轨装置，只是为了便于了解导轨装置的结构原理，将驱动源引入只是为了更好的对本方案其中一种可行实施方式进行阐述，不应将驱动源纳入本方案中并理解成本方案的一部分。作为本实施例通常的一种安装方式如图2所示，通过底座200将导轨本体100固定安装。当然，本实施例只是提供一种安装方式，但实际本实施例所述导轨装置可以安装在任何可固定导轨本体100的结构上，并不限于本实施例图示所示，同时，导轨本体100姿态包括但不限于竖直安装，亦可采用倾斜安装或者水平安装方式，在此不做一一列举。

实施例2：

为了进一步降低驱动定位机构300与导轨本体100之间的间隙误差，保证驱动定位机构300在反复往复滑动过程中的精度，本实施例在实施例1的基础上进行进一步细化改进，结合说明书附图6所示，所述导轨本体100采用一体结构，导轨本体100的截面相对侧至少设置有一对第一限位凸棱103，所述驱动定位机构300包括支架壳体301，所述支架壳体301上安装有用于与所述第一限位凸棱103匹配并将所述导轨本体100夹持的限位轮303。一般地，导轨本体100为整体数控加工结构件，其具有极高的可控精度，因此，导轨本体100引入定位误差的概率一般而言是较低的，但任何基于导轨结构进行定位的结构都具有相对滑动构件，譬如本实施例所述的驱动定位机构300，由于作为实现定位的重要构件之一的滑动构件需要与导轨本体100滑动连接，然而，现有技术中几乎绝大部分的误差均来自于滑动构件与导轨本体100之间配合而引入。本实施例采用如图3-图4和图6所示的结构实现，具体地，第一纤维凸棱103与限位轮303匹配滑动，由于限位轮303成对设置在如图3所示的导轨本体100的上下两侧，从而限定了驱动定位机构300在图示纵向方向的摆动间隙；另一方面，由于第一限位凸棱103的设置，从而限定了所述限位轮303在图示水平方向，即导轨本体100轴向方向的摆动间隙，从而最终限定了驱动定位机构300相对于导轨本体100的摆动间隙，减少了驱动定位机构300与导轨本体100之间的误差引入，从而提高整个导轨装置的定位精度。

为了进一步的降低驱动定位机构300相对于导轨本体100的轴向摆动幅度，本实施例中，结合图7所示的高精度导轨装置还包括与所述第一限位凸棱103并列或平行设置的第二限位凸棱105，所述限位轮303上设置有与所述第一限位凸棱103和第二限位凸棱105匹配的限位凹槽104。采用两条限位凸棱结构设置能够进一步的压缩间隙，使得驱动定位机构300与导轨本体100之间的整体配合更好，误差引入更小。

为了更好的匹配现有的标准件，增强本申请的实用性，降低装置的制造和装配难度，提升结构件之间的兼容性，本实施例中，所述导轨本体100还包括沿所述第一限位凸棱103长度方向设置的外齿条101，所述支架壳体301上安装有与所述外齿条101啮合的驱动齿轮302，所述外齿条101与相邻限位凸棱之间还设置有环形间隙106。所述环形间隙106设置的作用是为了使得外齿条101能够匹配更多型号的驱动齿轮302，避免驱动齿轮302因长度多大而与所述第一限位凸棱103或者第二限位凸棱105发生干涉。

为了提升本实用新型在实际滑动运行过程中的稳定性，以及驱动定位机构300沿所述导轨本体100滑动的一致性，本实施例中，任一所述限位轮303均转动安装在转轴305上，位于所述导轨本体100相对侧成对设置的所述限位轮303的转轴305之间安装有拉簧306，所述转轴305与所述支架壳体301之间存在间隙。所述拉簧306的作用有两个：其一，防止在驱动定位机构300在导轨本体100发生跳动，从而消除可能产生的间隙，降低误差。其二，始终保持限位轮303与导轨本体100贴合，使得驱动定位机构300的滑动轨迹完全受导轨本体100的结构限制，控性精度高。

为了进一步降低非控制性惯性移动，本实施例中，所述驱动定位机构300还包括设置在支架壳体301上用于消除驱动定位机构300发生惯性运动的刹车机构304。具体如图5所示，作为刹车机构304的较佳可选结构设置方案，具体地，所述刹车机构304包括固定安装在所述支架壳体301上的套管3043，所述套管3043的底部螺纹连接有调节螺杆3044，所述套管3043内滑动安装有刹车头3041，所述调节螺杆3044与刹车头3041之间设置有用于推动所述刹车头3041与所述导轨本体100接触的弹簧3042。如图5所示，套管3043同时限定所述刹车头3041、弹簧3042和调节螺杆3044除轴向运动以外的任何方向移动或者偏转。弹簧3042始终处于被压缩状态，同时作用于所述刹车头3041和调节螺杆3044，使得刹车头3041始终抵靠在所述导轨本体100上，增大刹车头3041与导轨本体100的摩擦力，由于套管3043固定安装在驱动定位机构300的支架壳体301上，使得整个驱动定位机构300将受到摩擦力的作用，当驱动定位机构300停止施加在导轨本体100上的相对驱动力后，在摩擦力的作用下，驱动定位机构300能够迅速停止，避免惯性运动。当然，尽管本实施例所述导轨装置提供的技术方案中并不包含与驱动定位机构300驱动连接的驱动源，但作为一种优选的配套方案，所述驱动源采用高精度伺服系统控制为较佳选择，伺服系统自带的刹车阻力亦能精准的停止，放置惯性移动，这样可以实现双重刹车作用。

所述导轨本体100为直线导轨、曲线导轨和弧形导轨中任一一种。结合图1-图2所示，所述导轨本体100为弧形导轨时，弧度小于等于360°。根据实际应用场景的需求，可以将导轨本体100设置成任一直径/弧度的弧形导轨，如45°、90°、120°、180°和360°等。

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

Claims (9)

1.一种用于驱动定位的高精度导轨装置，包括导轨本体(100)和滑动安装在所述导轨本体(100)上的驱动定位机构(300)，其特征在于：所述驱动定位机构(300)还与所述导轨本体(100)驱动连接，通过控制所述驱动定位机构(300)移动的距离实现对驱动定位机构(300)的位置定位。

2.根据权利要求1所述的一种用于驱动定位的高精度导轨装置，其特征在于：所述导轨本体(100)采用一体结构，导轨本体(100)的截面相对侧至少设置有一对第一限位凸棱(103)，所述驱动定位机构(300)包括支架壳体(301)，所述支架壳体(301)上安装有用于与所述第一限位凸棱(103)匹配并将所述导轨本体(100)夹持的限位轮(303)。

3.根据权利要求2所述的一种用于驱动定位的高精度导轨装置，其特征在于：还包括与所述第一限位凸棱(103)并列或平行设置的第二限位凸棱(105)，所述限位轮(303)上设置有与所述第一限位凸棱(103)和第二限位凸棱(105)匹配的限位凹槽(104)。

4.根据权利要求2-3任一项所述的一种用于驱动定位的高精度导轨装置，其特征在于：所述导轨本体(100)还包括沿所述第一限位凸棱(103)长度方向设置的外齿条(101)，所述支架壳体(301)上安装有与所述外齿条(101)啮合的驱动齿轮(302)，所述外齿条(101)与相邻限位凸棱之间还设置有环形间隙(106)。

5.根据权利要求4所述的一种用于驱动定位的高精度导轨装置，其特征在于：任一所述限位轮(303)均转动安装在转轴(305)上，位于所述导轨本体(100)相对侧成对设置的所述限位轮(303)的转轴(305)之间安装有拉簧(306)，所述转轴(305)与所述支架壳体(301)之间存在间隙。

6.根据权利要求5所述的一种用于驱动定位的高精度导轨装置，其特征在于：所述驱动定位机构(300)还包括设置在支架壳体(301)上用于消除驱动定位机构(300)发生惯性运动的刹车机构(304)。

7.根据权利要求6所述的一种用于驱动定位的高精度导轨装置，其特征在于：所述刹车机构(304)包括固定安装在所述支架壳体(301)上的套管(3043)，所述套管(3043)的底部螺纹连接有调节螺杆(3044)，所述套管(3043)内滑动安装有刹车头(3041)，所述调节螺杆(3044)与刹车头(3041)之间设置有用于推动所述刹车头(3041)与所述导轨本体(100)接触的弹簧(3042)。

8.根据权利要求1-3、5-7任一项所述的一种用于驱动定位的高精度导轨装置，其特征在于：所述导轨本体(100)为直线导轨、曲线导轨和弧形导轨中任一一种。

9.根据权利要求8所述的一种用于驱动定位的高精度导轨装置，其特征在于：所述导轨本体(100)为弧形导轨时，弧度小于等于360°。

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