CN219485602U - 基于负压电机混动的高精度运动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于负压电机混动的高精度运动平台，包括动力机构、被动腔套筒、被动腔活塞、被动腔支座、主动腔套筒、主动腔活塞以及主动腔驱动丝杆，主动腔活塞的一端可滑动的布置在主动腔套筒的内部并与主动腔套筒之间形成第一密闭空间，被动腔活塞的一端可滑动的布置在被动腔套筒的内部并与被动腔套筒之间形成第二密闭空间，第一密闭空间与第二密闭空间的内部均填充有流体并通过流体导管连通，被动腔套筒的内径大于主动腔套筒的内径。本实用新型被动腔套筒直径大于主动腔套筒直径，使得被动腔位移与主动腔位移之比为套筒截面积的反比，使用精度较低的丝杆模组也能获得更高精度的输出和更大的输出力。

Description

基于负压电机混动的高精度运动平台

技术领域

本实用新型涉及机械设备技术领域，具体地，涉及一种基于负压电机混动的高精度运动平台。

背景技术

随着科技的进步，自动化生产设备越来越受到青睐，在众多自动化生产设备中，经常会借助运动平台来实现各种功能，例如直线运动平台，通过电机或者气缸驱动实现直线运动，采用电机驱动时，通常是用电机带动丝杠将旋转运动转换为直线运动。例如在激光切割装置、激光打标装置中，通过直线运动平台将待加工工件运送至预定位置，然后对工件进行加工。

然而传统运动平台要实现高精度的驱动往往比较困难，要不精度不够，工件加工精度往往无法得到保证，要不结构复杂，具有成本高、精度低、易受振动干扰、使用不方便的缺陷。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于负压电机混动的高精度运动平台。

根据本实用新型提供的一种基于负压电机混动的高精度运动平台，包括动力机构、被动腔套筒、被动腔活塞、被动腔支座、主动腔套筒、主动腔活塞以及主动腔驱动丝杆；

所述主动腔活塞的一端可滑动的布置在所述主动腔套筒的内部并与所述主动腔套筒之间形成第一密闭空间，所述被动腔活塞的一端可滑动的布置在所述被动腔套筒的内部并与所述被动腔套筒之间形成第二密闭空间，所述第一密闭空间与第二密闭空间的内部均填充有流体并通过流体导管连通，其中，所述被动腔支座、主动腔套筒均被固定，所述被动腔套筒与所述被动腔支座之间设置有运动副使得所述被动腔套筒在外力的驱使下能够相对于所述被动腔支座运动；

当所述动力机构运行时能够驱使所述主动腔驱动丝杆转动进而能够驱使所述主动腔活塞向左或向右运动从而使得所述第一密闭空间中的流体流入第二密闭空间中或第二密闭空间中的流体流入第一密闭空间中进而驱使所述被动腔套筒远离或靠近所述被动腔活塞运动，其中，所述被动腔套筒的内径大于所述主动腔套筒的内径。

优选地，所述被动腔活塞的另一端通过被动腔连接螺杆连接被动腔支座，所述被动腔活塞、被动腔连接螺杆均为中空结构，所述第一密闭空间依次通过流体导管、被动腔连接螺杆、被动腔活塞连通所述第二密闭空间。

优选地，所述被动腔连接螺杆上套装有被动腔端盖且所述被动腔端盖能够相对于被动腔连接螺杆滑动，所述被动腔端盖与被动腔套筒的端部紧固连接，所述被动腔端盖和被动腔活塞之间配置有弹性体。

优选地，所述弹性体为机械式弹簧或磁力弹簧。

优选地，所述被动腔活塞与所述被动腔套筒之间、所述主动腔活塞与主动腔套筒之间均具有导向结构。

优选地，所述导向结构能够防止被动腔活塞和/或主动腔活塞转动。

优选地，所述主动腔驱动丝杆与所述主动腔活塞螺纹驱动，其中，主动腔活塞内部的螺纹孔为盲孔。

优选地，所述流体导管为柔性结构或刚性结构。

优选地，所述运动副为接触式运动副或非接触的磁力运动副。

优选地，所述被动腔活塞与所述被动腔套筒之间、所述主动腔活塞与主动腔套筒之间均具有密封结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型被动腔套筒直径大于主动腔套筒直径，使得被动腔位移与主动腔位移之比为套筒截面积的反比，使用精度较低的丝杆模组也能获得更高精度的输出和更大的输出力，具有成本低、精度高、不易受振动干扰、使用方便的优势。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为被动腔套筒的内部结构示意图；

图3为主动腔套筒的内部结构示意图；

图4为被动腔导向销或主动腔导向销在燕尾形导向槽内的横截面示意图。

图中示出：

1-被动腔套筒，2-被动腔端盖，3-被动腔活塞，4-被动腔密封圈，5-被动腔导向销，6-被动腔连接螺杆，7-弹簧，8-被动腔磁力支撑，9-被动腔支座磁力支撑，10-被动腔支座，11-流体导管，12-主动腔套筒，13-主动腔活塞，14-主动腔密封圈，15-主动腔导向销，16-主动腔驱动丝杆，17-丝杆支座，18-轴承，19-联轴器，20-伺服电机，31-第一密闭空间，32-第二密闭空间。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种基于负压电机混动的高精度运动平台，如图1、图2、图3所示，包括动力机构、被动腔套筒1、被动腔活塞3、被动腔支座10、主动腔套筒12、主动腔活塞13以及主动腔驱动丝杆16，主动腔活塞13的一端可滑动的布置在主动腔套筒12的内部并与主动腔套筒12之间形成第一密闭空间31，被动腔活塞3的一端可滑动的布置在被动腔套筒1的内部并与被动腔套筒1之间形成第二密闭空间32，第一密闭空间31与第二密闭空间32的内部均填充有流体并通过流体导管11连通，其中，被动腔支座10、主动腔套筒12均被固定，被动腔套筒1与被动腔支座10之间设置有运动副使得被动腔套筒1在外力的驱使下能够相对于被动腔支座10运动。主动腔驱动丝杆16延伸到主动腔活塞13的内部并与主动腔活塞13螺纹配合，主动腔活塞13内的螺纹孔为盲孔，能够防止第一密闭空间31密封不严。当动力机构运行时能够驱使主动腔驱动丝杆16转动进而在螺纹力驱动下能够驱使主动腔活塞13向左或向右运动，即沿主动腔驱动丝杆16的轴向方向运动，也就是说，能够驱使主动腔活塞13相对于主动腔套筒12运动，当主动腔活塞13朝向主动腔套筒12的内部方向运动时，第一密闭空间31内部空间变小，从而使第一密闭空间31中的流体流入第二密闭空间32中，第二密闭空间32体积变大从而推动得被动腔套筒1朝向远离被动腔活塞3的方向运动。当主动腔活塞13朝向主动腔套筒12的外部方向运动时，第一密闭空间31体积变大，压力变小，此时第二密闭空间32中的流体流入第一密闭空间31中使得第二密闭空间32中压力变小，在外界大气压的作用下，使得被动腔套筒1朝向靠近被动腔活塞3的方向运动。

需要说明的是，被动腔套筒1的内径大于主动腔套筒12的内径，因此，被动腔套筒1的位移与被动腔活塞3的位移之比为套筒截面积的反比，因此动力机构驱使主动腔活塞13运动时产生的位移被微小化，使得驱动位移的精度更高。

如图2所示，被动腔活塞3的另一端通过被动腔连接螺杆6连接被动腔支座10，运动副优选为非接触的磁力运动副，包括配置在被动腔支座10上的被动腔支座磁力支撑9和布置在被动腔套筒1上的被动腔磁力支撑8，由于被动腔支座磁力支撑9和被动腔磁力支撑8之间的磁性斥力使得被动腔套筒1间隙稳定在被动腔支座10布置被动腔支座磁力支撑9部位的上方。在活塞外伸时，两磁力支撑间距减小，支撑力变大。

在实际应用中，运动副还可采用接触式运动副，例如滑槽配合滑轨的结构，也能够实现本实用新型中的效果。

如图1、图2所示，被动腔活塞3、被动腔连接螺杆6均为中空结构且优选同轴布置，第一密闭空间31依次通过流体导管11、被动腔连接螺杆6、被动腔活塞3连通第二密闭空间32，实现流体的流通。被动腔活塞3和被动腔连接螺杆6连接处优选螺纹配合，为增加系统的密闭性需要考虑密封，例如可在螺纹处涂抹密封胶或其他密封件等，以保证整个系统的密封效果。

需要说明的是，流体导管11优选为柔性结构，因此，被动腔套筒1和主动腔套筒12的空间相对布置位置可根据不同的应用场景灵活选择，使得产品的内部结构和外形匹配上具有更多可选择的设计造型，增加了通用性。在实际应用中，流体导管11还可采用刚性结构，例如金属管等，也能够实现本实用新型中的效果。

被动腔连接螺杆6上套装有被动腔端盖2，被动腔连接螺杆6和被动腔端盖2间隙配合使得被动腔端盖2能够在被动腔连接螺杆6上自由滑动，被动腔端盖2和被动腔活塞3之间配置有弹性体，被动腔端盖2与被动腔套筒1的端部紧固连接，被动腔端盖2的设置有利于对被动腔套筒1的运动行程进行限位，同时，被动腔套筒1与被动腔端盖2采用可拆卸的装配方式有利于各个部件的装配。

进一步地，当被动腔套筒1运动时带动被动腔端盖2同步运动，弹性体被压缩变短储存弹性势能，因此，在第二密闭空间32内部负压储能的基础上增加弹性势能的存储，使得整个设备的储能密度更高。弹性体优选为机械式弹簧7，可将弹簧7设计为始终被压缩的状态，使得在驱动过程中在弹性势能的配合下使得活塞运动更加平稳，减少丝杠运动间隙带来的运动不稳定性；除此之外，弹性体还可采用磁力弹簧，如在被动腔端盖2和被动腔活塞3相对的壁面上设置磁极相反的磁铁，也能够优化储能的效果。

被动腔活塞3与被动腔套筒1之间、主动腔活塞13与主动腔套筒12之间均具有导向结构和密封结构。导向结构采用导向槽和导向销相配合的结构，密封结构采用密封圈。

进一步地，如图2所示，被动腔活塞3的部分或全部位于被动腔套筒1内部，端部密封槽内安装有被动腔密封圈4，侧面开有燕尾形导向槽，与连接在被动腔套筒1上的被动腔导向销5相配合，如图4所示，既能起到导向的作用，又能够防止被动腔活塞3转动。如图3所示，主动腔活塞13的部分或全部位于主动腔套筒12内部，主动腔活塞13端部密封槽内安装有主动腔密封圈14，主动腔活塞13侧面开有燕尾形导向槽，与连接在主动腔套筒12上的被动腔导向销15相配合，既能起到导向的作用，又能够防止主动腔活塞13转动。

进一步地，动力机构包括丝杆支座17、轴承18、联轴器19以及伺服电机20，主动腔活塞13尾部中心与主动腔驱动丝杆16螺纹相连，主动腔驱动丝杆16经过丝杆支座17中心装有轴承18的通孔与联轴器19相连，伺服电机20与联轴器19另一端相连，伺服电机20运行时能够驱动主动腔驱动丝杆16转动，在实际应用中，被动腔套筒1远离被动腔活塞3运动时的最大运动行程由于燕尾形导向槽和相匹配的导向销使得能够通过被动腔活塞3限位，能够有效防止被动腔套筒1与被动腔活塞3脱开。

本实用新型在驱动过程中由于负压力和弹簧弹力，使丝杆模组间隙相对稳定，提高了驱动精度。本实用新型中的流体优选使用液体，使用液体作为传递介质，噪声低，降低内部振动，提高精度。同时本实用新型在活塞上开有导向槽，防止活塞转动，底部使用自补偿的磁力支撑，整体结构无需导轨，减少微小颗粒的产生，提高环境洁净度。

如图1、图2、图3所示，本实用新型的工作原理如下：

正向驱动过程：

伺服电机20正转时，带动主动腔驱动丝杆16转动，主动腔活塞13在主动腔导向销15的限制下，仅能沿主动腔套筒12内壁向左移动，使得流体从主动腔套筒12经过流体导管11、被动腔连接螺杆6、被动腔活塞3进入被动腔套筒1内部，在被动腔导向销5的限制下使得被动腔套筒1向左运动，同时压缩弹簧7储能。

反向驱动过程：

伺服电机20反转时，带动主动腔驱动丝杆16转动，主动腔活塞13在主动腔导向销15的限制下，仅能沿主动腔套筒12内壁向右移动，使得流体从被动腔套筒1经过被动腔活塞3、被动腔连接螺杆6、流体导管11进入主动腔套筒12内部，在负压力作用、弹簧7的弹力作用、被动腔导向销5的限制作用下使得被动腔套筒1向右运动。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于负压电机混动的高精度运动平台，其特征在于，包括动力机构、被动腔套筒(1)、被动腔活塞(3)、被动腔支座(10)、主动腔套筒(12)、主动腔活塞(13)以及主动腔驱动丝杆(16)；

所述主动腔活塞(13)的一端可滑动的布置在所述主动腔套筒(12)的内部并与所述主动腔套筒(12)之间形成第一密闭空间(31)，所述被动腔活塞(3)的一端可滑动的布置在所述被动腔套筒(1)的内部并与所述被动腔套筒(1)之间形成第二密闭空间(32)，所述第一密闭空间(31)与第二密闭空间(32)的内部均填充有流体并通过流体导管(11)连通，其中，所述被动腔支座(10)、主动腔套筒(12)均被固定，所述被动腔套筒(1)与所述被动腔支座(10)之间设置有运动副使得所述被动腔套筒(1)在外力的驱使下能够相对于所述被动腔支座(10)运动；

当所述动力机构运行时能够驱使所述主动腔驱动丝杆(16)转动进而能够驱使所述主动腔活塞(13)向左或向右运动从而使得所述第一密闭空间(31)中的流体流入第二密闭空间(32)中或第二密闭空间(32)中的流体流入第一密闭空间(31)中进而驱使所述被动腔套筒(1)远离或靠近所述被动腔活塞(3)运动，其中，所述被动腔套筒(1)的内径大于所述主动腔套筒(12)的内径。

2.根据权利要求1所述的基于负压电机混动的高精度运动平台，其特征在于，所述被动腔活塞(3)的另一端通过被动腔连接螺杆(6)连接被动腔支座(10)，所述被动腔活塞(3)、被动腔连接螺杆(6)均为中空结构，所述第一密闭空间(31)依次通过流体导管(11)、被动腔连接螺杆(6)、被动腔活塞(3)连通所述第二密闭空间(32)。

3.根据权利要求2所述的基于负压电机混动的高精度运动平台，其特征在于，所述被动腔连接螺杆(6)上套装有被动腔端盖(2)且所述被动腔端盖(2)能够相对于被动腔连接螺杆(6)滑动，所述被动腔端盖(2)与被动腔套筒(1)的端部紧固连接，所述被动腔端盖(2)和被动腔活塞(3)之间配置有弹性体。

4.根据权利要求3所述的基于负压电机混动的高精度运动平台，其特征在于，所述弹性体为机械式弹簧(7)或磁力弹簧。

5.根据权利要求1所述的基于负压电机混动的高精度运动平台，其特征在于，所述被动腔活塞(3)与所述被动腔套筒(1)之间、所述主动腔活塞(13)与主动腔套筒(12)之间均具有导向结构。

6.根据权利要求5所述的基于负压电机混动的高精度运动平台，其特征在于，所述导向结构能够防止被动腔活塞(3)和/或主动腔活塞(13)转动。

7.根据权利要求1所述的基于负压电机混动的高精度运动平台，其特征在于，所述主动腔驱动丝杆(16)与所述主动腔活塞(13)螺纹驱动，其中，主动腔活塞(13)内部的螺纹孔为盲孔。

8.根据权利要求1所述的基于负压电机混动的高精度运动平台，其特征在于，所述流体导管(11)为柔性结构或刚性结构。

9.根据权利要求1所述的基于负压电机混动的高精度运动平台，其特征在于，所述运动副为接触式运动副或非接触的磁力运动副。

10.根据权利要求1所述的基于负压电机混动的高精度运动平台，其特征在于，所述被动腔活塞(3)与所述被动腔套筒(1)之间、所述主动腔活塞(13)与主动腔套筒(12)之间均具有密封结构。