WO2013135052A1

WO2013135052A1 - 一种能够平衡受力状态的 z 轴升降机构

Info

Publication number: WO2013135052A1
Application number: PCT/CN2012/083816
Authority: WO
Inventors: 刘延杰; 吴明月; 荣伟彬; 孙立宁
Original assignee: 哈尔滨工业大学
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-09-19
Also published as: CN102623375B; CN102623375A

Abstract

一种能够平衡受力状态的 Z 轴升降机构，它涉及一种半导体硅片传输机器人制造领域，以解决现有 Z 轴传动升降机构存在结构受力状态不好、滚珠导轨产生较大的微观变形的问题。上安装盖与下安装座上下正对设置， Z 轴驱动装置组件与下安装座连接，预紧轮支撑架套装在 Z 轴驱动装置组件上，预紧轮支撑架与下安装座连接，三个丝杠传动机构沿同一圆周均布设置在上安装盖与下安装座之间，同步齿传动带的中心端套装在同步传动主动齿轮上，同步齿传动带的三个外侧端分别套装在三个同步传动被动齿轮上，三个滚珠丝母分别与三个传动丝杠螺纹连接，下深沟球轴承安装在下安装座的下轴承安装孔内，上深沟球轴承安装在上轴承安装孔内。本发明用于硅片传输机器人上。

Description

一种能够平衡受力状态的 Z 轴升降机构

技术领域

本发明涉及一种半导体硅片传输机器人制造领域，尤其涉及一种硅片传输机器人上的Z轴传动升降机构。

背景技术

在硅片传输机器人的 Z 轴传动升降机构中，较多使用的是立柱式 Z 轴传动升降机构，即使用滚珠导轨作为 Z 轴升降的运动基准，将滚珠导轨安装在立柱的基准面上。但这种传动机构存在着以下缺点：一是结构受力状态不好。立柱式 Z 轴传动升降机构的受力方向在沿滚珠导轨的运动轴线方向，而导轨的最佳受力方向是在与滚珠导轨平面的垂直方向；二是由于上部结构的全部重量都通过支撑滑块以悬臂梁的形式传递给滚珠导轨，滚珠导轨在正常承受的重力外，还额外承受很大的翻转力矩，使滚珠导轨产生较大的微观变形，轻则影响运动的灵活性，重则缩短滚珠导轨的使用寿命；三是由于滚珠导轨的安装面与侧向定位面之间、立柱的上下安装定位面之间、滚珠导轨安装面与滚珠丝杠的安装基准之间都存在着复杂的形状位置公差关系，因此立柱加工工艺复杂、成品率较低，加工成本高；四是由于立柱的重量一般都在十几公斤，安装在机箱内的一侧方向，不可避免的造成重心不稳，易使主机产生倾覆；五是由于立柱的上下安装面与主机的上下安装板之间接触面积很大，使其在装配时不易调整，费时费力。

技术问题

本发明的目的是为解决现有硅片传输机器人的 Z 轴传动升降机构存在结构受力状态不好、滚珠导轨产生较大的微观变形、滚珠导轨的使用寿命短、立柱加工工艺复杂、成品率较低、重心不稳、主机易产生倾覆、装配时不易调整的问题，提供一种能够平衡受力状态的 Z 轴升降机构。

技术解决方案

本发明包括下安装座、 Z 轴驱动装置组件、预紧轮支撑机构、同步齿传动带、丝母传动机构、上安装盖、两个连接板、三个丝杠传动机构， Z 轴驱动装置组件包括 Z 轴电机座、编码器定位管、编码器、 Z 轴伺服电机、磨擦式制动器、同步传动主动齿轮和连接板，所述 Z 轴伺服电机轴的上端为输出轴、下端为电机轴，所述 Z 轴伺服电机安装在 Z 轴电机座内，且 Z 轴伺服电机的输出轴位于 Z 轴电机座的外部，输出轴的上端设有传动外齿，所述磨擦式制动器和同步传动主动齿轮由下至上依次安装在 Z 轴伺服电机的输出轴上，且同步传动主动齿轮的中心内齿与传动外齿啮合，连接板安装在同步传动主动齿轮的端面上，所述编码器设置在 Z 轴电机座内，且编码器安装在 Z 轴伺服电机上的电机轴上，编码器定位管设置在 Z 轴电机座外面，且编码器定位管设置在编码器上的弹性定位片与 Z 轴电机座下端的法兰之间，预紧轮支撑机构包括预紧轮支撑架、预紧轮支撑架上盖、三个预紧轮滑动架机构，预紧轮支撑架上盖安装在预紧轮支撑架的上端面上，三个预紧轮滑动架机构均布设置在预紧轮支撑架上盖的上端面上，且每个预紧轮滑动架机构安装在预紧轮支撑架上盖上，每个预紧轮滑动架机构包括预紧轮定位块外板、预紧轮定位块、预紧轮定位滑块、预紧轮转动架支撑轴、预紧轮转动架、两个推力顶丝、两个锁紧螺母和两个预紧轮机构，预紧轮定位块的上端面上设有 T 形槽，预紧轮定位滑块的下端设有与 T 形槽相配合的 T 形头， T 形头与 T 形槽配合安装，预紧轮定位块外板安装在预紧轮定位块的外侧端面上，两个推力顶丝通过锁紧螺母与预紧轮定位块外板上的螺孔螺纹连接，螺孔与 T 形头的端面正对，预紧轮定位滑块上朝向 Z 轴中心的侧面上设有转动架安装槽，转动架安装槽上侧的预紧轮定位滑块上设有旋转轴光孔，转动架安装槽下侧的预紧轮定位滑块上设有旋转轴螺纹孔，预紧轮转动架设置在转动架安装槽中，预紧轮转动架支撑轴穿过旋转轴光孔和预紧轮转动架与旋转轴螺纹孔螺纹连接，预紧轮转动架上的两个对称的凸圆部上分别安装有预紧轮机构，且预紧轮机构上的预紧轮轴安装在与其对应的预紧轮转动架上的凹孔中，每个丝杠传动机构包括下轴承挡环、下轴用弹性挡圈、下深沟球轴承、止推轴承座、止推轴承、止推轴承座盖、同步传动被动齿轮、传动丝杠轴、上轴承挡环、上深沟球轴承、上轴用弹性挡圈，所述传动丝杠轴的上部为传动丝杠，所述传动丝杠轴的下部为光轴，同步传动被动齿轮安装在光轴上，上轴承挡环、上深沟球轴承和上轴用弹性挡圈由下至上依次安装在传动丝杠轴的上端，止推轴承座盖、止推轴承、止推轴承座、下深沟球轴承、下轴用弹性挡圈和下轴承挡环由上至下依次安装在传动丝杠轴的下端，所述丝母传动机构包括 Z 轴活动托架和三个滚珠丝母， Z 轴活动托架由中心盘和三个丝母托架，三个丝母托架沿中心盘的外表面均布设置，每个丝母托架的外侧端面上设有丝母安装孔，每个丝母安装孔中装有一个滚珠丝母，每个滚珠丝母的轴心处设有与传动丝杠配合的螺扣，上安装盖与下安装座上下正对设置，下安装座的端面上靠近边缘处沿同一圆周均布设有三个下轴承安装孔，上安装盖的端面上沿同一圆周均布设有三个上轴承安装孔，且三个上轴承安装孔与三个下轴承安装孔一一正对， Z 轴驱动装置组件、预紧轮支撑机构、同步齿传动带、丝母传动机构、两个连接板和三个丝杠传动机构均设置在上安装盖与下安装座之间， Z 轴电机座与下安装座连接，预紧轮支撑架套装在 Z 轴驱动装置组件上，且预紧轮支撑架与下安装座连接，三个丝杠传动机构沿同一圆周均布设置在上安装盖与下安装座之间，同步齿传动带的中心端套装在同步传动主动齿轮上，同步齿传动带的三个外侧端分别套装在三个同步传动被动齿轮上，预紧轮支撑机构上的六个预紧轮机构贴覆在同步传动主动齿轮的齿面上， Z 轴活动托架设置在预紧轮支撑机构的上方，且预紧轮支撑机构上的三个滚珠丝母分别与三个传动丝杠螺纹连接，每个丝杠传动机构上的下深沟球轴承安装在下安装座相应的下轴承安装孔内，每个丝杠传动机构上的上深沟球轴承安装在相应的上轴承安装孔内，两个连接板以 Z 轴伺服电机的轴心线对称设置。

有益效果

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：一、与立柱式 Z 轴传动机构相比，本发明将 Z 轴伺服电机 15 输出的旋转运动通过三个呈 120 °布置的丝杠传动机构 4 与滚珠丝母 61 传动，将 Z 轴伺服电机 15 输出的旋转运动转化为滚珠丝母 61 的直线运动，实现 Z 轴活动托架 59 沿 Z 轴方向向上或向下的直线运动，本发明的传动原理具有很高的传动精度，并且本发明只均匀地承受上部机构的重量，而不会因受力不均产生额外的翻转力矩，极大的改善了受力状态，使 Z 轴传动机构更加合理。二、由于本发明的 Z 轴驱动装置组件 2 为居中设计，三个呈 120 °均布的丝杠传动机构 4 使整个系统的负载能力具有较大的提升，因此本发明的 Z 轴升降机构负载能力强，适用于传输重量较重、体积较大的物品。三、由于本发明取消了重量较重的立柱，且负载是沿圆周均匀分布的，纠正了立柱易产生的重心不稳问题，使主机重心稳定。四、由于本发明的 Z 轴升降机构的关键安装孔都规定了相应的同工位加工要求，因此在装配中，调整过程相对简单。

附图说明

图 1 是本发明 Z 轴升降机构的整体结构立体图；图 2 是本发明 Z 轴升降机构的立体分解图；图 3 是 Z 轴驱动装置组件 2 的结构立体图；图 4 是 Z 轴驱动装置组件 2 的立体分解图；图 5 是预紧轮支撑机构 3 的结构立体图；图 6 是预紧轮滑动架机构 27 号件的立体分解图；图 7 是丝杠传动机构 4 的立体分解图；图 8 是丝母传动机构 8 的立体分解图。

本发明的实施方式

具体实施方式一：结合图 1 ～图 8 说明本实施方式，本实施方式包括下安装座 1 、 Z 轴驱动装置组件 2 、预紧轮支撑机构 3 、同步齿传动带 7 、丝母传动机构 8 、上安装盖 9 、两个连接板 6 和三个丝杠传动机构 4 ，见图 3 和图 4 ： Z 轴驱动装置组件 2 包括 Z 轴电机座 10 、编码器定位管 12 、编码器 14 、 Z 轴伺服电机 15 、磨擦式制动器 17 、同步传动主动齿轮 19 和连接板 20 ，所述 Z 轴伺服电机 15 轴的上端为输出轴 15-1 、下端为电机轴 15-2 ，所述 Z 轴伺服电机 15 通过螺钉 16 安装在 Z 轴电机座 10 内，且 Z 轴伺服电机 15 的输出轴 15-1 位于 Z 轴电机座 10 的外部，输出轴 15-1 的上端设有传动外齿 15-1-1 ，所述磨擦式制动器 17 和同步传动主动齿轮 19 由下至上依次安装在 Z 轴伺服电机 15 的输出轴 15-1 上，且同步传动主动齿轮 19 的中心内齿与传动外齿 15-1-1 啮合，磨擦式制动器 17 通过螺钉 18 与 Z 轴伺服电机 15 上端的机壳平面固定连接，连接板 20 通过安装螺钉 21 安装在同步传动主动齿轮 19 的端面上，安装螺钉 22 穿过连接板 20 的中心孔与输出轴 15-1 端面的中心螺孔螺纹连接，连接板 20 的作用是将同步传动主动齿轮 19 与 Z 轴伺服电机 15 在电机轴线方向上进行固定；所述编码器 14 设置在 Z 轴电机座 10 内，且编码器 14 安装在 Z 轴伺服电机 15 上的电机轴 15-2 上，编码器 14 以自带顶丝夹紧，编码器定位管 12 设置在 Z 轴电机座 10 外面，且编码器定位管 12 设置在编码器 14 上的弹性定位片 14-1 与 Z 轴电机座 10 下端的法兰之间，编码器 14 的径向定位由安装螺钉 13 依次穿过弹性定位片 14-1 上的定位孔、编码器定位管 12 的中心孔、 Z 轴电机座 10 的安装孔后与安装座 1 紧固；磨擦式制动器 17 的作用是在系统突发停电事故时，能够迅速反应，对因惯性继续旋转的 Z 轴伺服电机 15 进行制动，防止了因系统的重力作用使上部机构自行下降，造成设备事故；见图 5 ：预紧轮支撑机构 3 包括预紧轮支撑架 24 、预紧轮支撑架上盖 25 、三个预紧轮滑动架机构 27 ，预紧轮支撑架上盖 25 通过安装螺钉 26 安装在预紧轮支撑架 24 的上端面上，三个预紧轮滑动架机构 27 均布设置在预紧轮支撑架上盖 25 的上端面上，且每个预紧轮滑动架机构 27 通过安装螺钉 32 安装在预紧轮支撑架上盖 25 上；见图 6 ：每个预紧轮滑动架机构 27 包括预紧轮定位块外板 31 、预紧轮定位块 33 、预紧轮定位滑块 34 、预紧轮转动架支撑轴 35 、预紧轮转动架 37 、两个推力顶丝 28 、两个锁紧螺母 29 和两个预紧轮机构 38 ，预紧轮定位块 33 的上端面上设有 T 形槽 33-1 ，预紧轮定位滑块 34 的下端设有与 T 形槽 33-1 相配合的 T 形头 34-1 ， T 形头 34-1 与 T 形槽 33-1 配合安装，且预紧轮定位滑块 34 可沿 T 形槽 33-1 滑动，预紧轮定位块外板 31 通过安装螺钉 30 安装在预紧轮定位块 33 的外侧端面上，两个推力顶丝 28 通过锁紧螺母 29 与预紧轮定位块外板 31 上的螺孔 3-1 螺纹连接，螺孔 3-1 与 T 形头 34-1 的端面正对，顺时针方向旋转推力顶丝 28 时，随着推力顶丝 28 旋入预紧轮定位块外板 31 ，可将预紧轮定位滑块 34 沿预紧轮支撑架 24 的径向方向顶出；所述锁紧螺母 29 的作用是将推力顶丝 28 的旋入位置进行锁定；预紧轮定位滑块 34 上朝向 Z 轴中心的侧面上设有转动架安装槽 34-2 ，转动架安装槽 34-2 上侧的预紧轮定位滑块 34 上设有旋转轴光孔 34-3 ，转动架安装槽 34-2 下侧的预紧轮定位滑块 34 上设有旋转轴螺纹孔 34-4 ，预紧轮转动架 37 设置在转动架安装槽 34-2 中，预紧轮转动架支撑轴 35 穿过旋转轴光孔 34-3 和预紧轮转动架 37 与旋转轴螺纹孔 34-4 螺纹连接，两个紧固顶丝 36 对称设置在预紧轮定位滑块 34 两侧，且与预紧轮转动架支撑轴 35 垂直方向将预紧轮转动架支撑轴 35 锁定，紧固顶丝 36 的作用是防止预紧轮转动架支撑轴 35 与预紧轮定位滑块 34 的螺纹松动，预紧轮转动架 37 可在预紧轮转动架支撑轴 35 上自由旋转，预紧轮转动架 37 上的两个对称的凸圆部上分别安装有预紧轮机构 38 ，且预紧轮机构 38 上的预紧轮轴 39 安装在与其对应的预紧轮转动架 37 上的凹孔 37-1 中；预紧轮支撑机构 3 的作用：一是为预紧轮机构 38 提供高度方向的正确定位，二是为预紧轮机构 38 提供径向方向的调节，确保通过预紧轮机构 38 将同步齿传动带 7 的齿面紧紧的贴合在同步传动主动齿轮 19 的齿面上；见图 7 ：每个丝杠传动机构 4 包括下轴承挡环 44 、下轴用弹性挡圈 45 、下深沟球轴承 46 、止推轴承座 47 、止推轴承 49 、止推轴承座盖 50 、同步传动被动齿轮 53 、传动丝杠轴 54 、上轴承挡环 56 、上深沟球轴承 57 、上轴用弹性挡圈 58 ，所述传动丝杠轴 54 的上部为传动丝杠 54-1 ，所述传动丝杠轴 54 的下部为光轴 54-2 ，同步传动被动齿轮 53 安装在光轴 54-2 上，且同步传动被动齿轮 53 通过安装螺钉 52 与传动丝杠轴 54 上的凸缘固定连接，上轴承挡环 56 、上深沟球轴承 57 和上轴用弹性挡圈 58 由下至上依次安装在传动丝杠轴 54 的上端，止推轴承座盖 50 、止推轴承 49 、止推轴承座 47 、下深沟球轴承 46 、下轴用弹性挡圈 45 和下轴承挡环 44 由上至下依次安装在传动丝杠轴 54 的下端，止推轴承座盖 50 通过安装螺钉 51 与止推轴承座 47 固定连接；下深沟球轴承 46 和上深沟球轴承 57 的作用是为传动丝杠轴 54 的旋转提供精确的定位；止推轴承 49 的作用是承担来自 Z 轴活动托架 59 上承载的系统重量，防止因重量造成下深沟球轴承 46 的损坏；见图 8 ：所述丝母传动机构 8 包括 Z 轴活动托架 59 和三个滚珠丝母 61 ， Z 轴活动托架 59 由中心盘 59-1 和三个丝母托架 59-2 ，三个丝母托架 59-2 沿中心盘 59-1 的外表面均布设置，每个丝母托架 59-2 的外侧端面上设有丝母安装孔 59-2-1 ，每个丝母安装孔 59-2-1 中装有一个滚珠丝母 61 ，每个滚珠丝母 61 的轴心处设有与传动丝杠 54-1 配合的螺扣 61-1 ，滚珠丝母 61 通过安装螺钉 60 与丝母托架 59-2 固定连接；见图 1 和图 2 ：上安装盖 9 与下安装座 1 上下正对设置，下安装座 1 的端面上靠近边缘处沿同一圆周均布设有三个下轴承安装孔 1-1 ，上安装盖 9 的端面上沿同一圆周均布设有三个上轴承安装孔 9-1 ，且三个上轴承安装孔 9-1 与三个下轴承安装孔 1-1 一一正对， Z 轴驱动装置组件 2 、预紧轮支撑机构 3 、同步齿传动带 7 、丝母传动机构 8 、两个连接板 6 和三个丝杠传动机构 4 均设置在上安装盖 9 与下安装座 1 之间， Z 轴驱动装置组件 2 上的 Z 轴电机座 10 通过安装螺钉 11 与下安装座 1 连接，预紧轮支撑机构 3 上的预紧轮支撑架 24 套装在 Z 轴驱动装置组件 2 上，且预紧轮支撑架 24 通过安装螺钉 23 与下安装座 1 连接，三个丝杠传动机构 4 沿同一圆周均布设置在上安装盖 9 与下安装座 1 之间，同步齿传动带 7 的中心端 7-1 套装在同步传动主动齿轮 19 上，同步齿传动带 7 的三个外侧端 7-2 分别套装在三个同步传动被动齿轮 53 上，在预紧轮支撑机构 3 的预紧力的作用下，预紧轮支撑机构 3 上的六个预紧轮机构 38 紧紧的贴覆在同步传动主动齿轮 19 的齿面上，以实现同步齿传动带 7 与同步传动主动齿轮 19 的同步传动； Z 轴活动托架 59 设置在预紧轮支撑机构 3 的上方，且预紧轮支撑机构 3 上的三个滚珠丝母 61 分别与三个传动丝杠 54-1 螺纹连接，每个丝杠传动机构 4 上的下深沟球轴承 46 安装在下安装座 1 相应的下轴承安装孔 1-1 内，下轴承挡环 44 通过安装螺钉 43 与下安装座 1 固定连接，每个丝杠传动机构 4 上的上深沟球轴承 57 安装在相应的上轴承安装孔 9-1 内，上轴承挡环 56 通过安装螺钉 55 与上安装盖 9 固定连接，止推轴承座 47 通过安装螺钉 48 与下安装座 1 固定连接，两个连接板 6 以 Z 轴伺服电机 15 的轴心线对称设置，且每个连接板 6 的两端通过安装螺钉 5 与其对应的下安装座 1 和上安装盖 9 固定连接。

具体实施方式二：结合图 6 说明本实施方式，本实施方式的每个预紧轮机构 38 包括预紧轮轴 39 、预紧轮 41 、轴用弹性挡圈 42 和两个预紧轮轴承 40 ，所述在预紧轮 41 的内腔上下凹缘处各安装一个预紧轮轴承 40 ，预紧轮 41 安装在预紧轮轴 39 上，轴用弹性挡圈 42 安装于外露在预紧轮 41 上端面的预紧轮轴 39 上端的凹槽内，轴用弹性挡圈 42 用以固定预紧轮轴承 40 的相对位置。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

本发明的工作原理为： Z 轴伺服电机 15 运转时，安装在 Z 轴伺服电机 15 下端电机轴 15-2 上的编码器 14 开始工作，向上位计算机反馈数据以控制 Z 轴伺服电机 15 的工作状态；由于同步传动主动齿轮 19 的内齿与 Z 轴伺服电机 15 上的传动外齿 15-1-1 啮合，因此，同步传动主动齿轮 19 与 Z 轴伺服电机 15 的输出轴 15-1 同步运转，并带动同步齿传动带 7 、同步传动被动齿轮 53 、三个传动丝杠轴 54 进行同步运转，由于传动丝杠轴 54 上的传动丝杠 54-1 与滚珠丝母 61 上的螺扣 61-1 配合，因此， Z 轴活动托架 59 沿传动丝杠轴 54 上下移动，即 Z 轴伺服电机 15 输出的旋转运动转化为滚珠丝母 61 的直线运动，实现 Z 轴活动托架 59 沿 Z 轴方向向上或向下的直线运动。

Claims

一种能够平衡受力状态的 Z 轴升降机构，其特征在于：所述 Z 轴升降机构包括下安装座（ 1 ）、 Z 轴驱动装置组件（ 2 ）、预紧轮支撑机构（ 3 ）、同步齿传动带（ 7 ）、丝母传动机构（ 8 ）、上安装盖（ 9 ）、两个连接板（ 6 ）、三个丝杠传动机构（ 4 ）， Z 轴驱动装置组件（ 2 ）包括 Z 轴电机座（ 10 ）、编码器定位管（ 12 ）、编码器（ 14 ）、 Z 轴伺服电机（ 15 ）、磨擦式制动器（ 17 ）、同步传动主动齿轮（ 19 ）和连接板（ 20 ），所述 Z 轴伺服电机（ 15 ）轴的上端为输出轴（ 15-1 ）、下端为电机轴（ 15-2 ），所述 Z 轴伺服电机（ 15 ）安装在 Z 轴电机座（ 10 ）内，且 Z 轴伺服电机（ 15 ）的输出轴（ 15-1 ）位于 Z 轴电机座（ 10 ）的外部，输出轴（ 15-1 ）的上端设有传动外齿（ 15-1-1 ），所述磨擦式制动器（ 17 ）和同步传动主动齿轮（ 19 ）由下至上依次安装在 Z 轴伺服电机（ 15 ）的输出轴（ 15-1 ）上，且同步传动主动齿轮（ 19 ）的中心内齿与传动外齿（ 15-1-1 ）啮合，连接板（ 20 ）安装在同步传动主动齿轮（ 19 ）的端面上，所述编码器（ 14 ）设置在 Z 轴电机座（ 10 ）内，且编码器（ 14 ）安装在 Z 轴伺服电机（ 15 ）上的电机轴（ 15-2 ）上，编码器定位管（ 12 ）设置在 Z 轴电机座（ 10 ）外面，且编码器定位管（ 12 ）设置在编码器（ 14 ）上的弹性定位片（ 14-1 ）与 Z 轴电机座（ 10 ）下端的法兰之间；预紧轮支撑机构（ 3 ）包括预紧轮支撑架（ 24 ）、预紧轮支撑架上盖（ 25 ）、三个预紧轮滑动架机构（ 27 ），预紧轮支撑架上盖（ 25 ）安装在预紧轮支撑架（ 24 ）的上端面上，三个预紧轮滑动架机构（ 27 ）均布设置在预紧轮支撑架上盖（ 25 ）的上端面上，且每个预紧轮滑动架机构（ 27 ）安装在预紧轮支撑架上盖（ 25 ）上，每个预紧轮滑动架机构（ 27 ）包括预紧轮定位块外板（ 31 ）、预紧轮定位块（ 33 ）、预紧轮定位滑块（ 34 ）、预紧轮转动架支撑轴（ 35 ）、预紧轮转动架（ 37 ）、两个推力顶丝（ 28 ）、两个锁紧螺母（ 29 ）和两个预紧轮机构（ 38 ），预紧轮定位块（ 33 ）的上端面上设有 T 形槽（ 33-1 ），预紧轮定位滑块（ 34 ）的下端设有与 T 形槽（ 33-1 ）相配合的 T 形头（ 34-1 ）， T 形头（ 34-1 ）与 T 形槽（ 33-1 ）配合安装，预紧轮定位块外板（ 31 ）安装在预紧轮定位块（ 33 ）的外侧端面上，两个推力顶丝（ 28 ）通过锁紧螺母（ 29 ）与预紧轮定位块外板（ 31 ）上的螺孔（ 3-1 ）螺纹连接，螺孔（ 3-1 ）与 T 形头（ 34-1 ）的端面正对，预紧轮定位滑块（ 34 ）上朝向 Z 轴中心的侧面上设有转动架安装槽（ 34-2 ），转动架安装槽（ 34-2 ）上侧的预紧轮定位滑块（ 34 ）上设有旋转轴光孔（ 34-3 ），转动架安装槽（ 34-2 ）下侧的预紧轮定位滑块（ 34 ）上设有旋转轴螺纹孔（ 34-4 ），预紧轮转动架（ 37 ）设置在转动架安装槽（ 34-2 ）中，预紧轮转动架支撑轴（ 35 ）穿过旋转轴光孔（ 34-3 ）和预紧轮转动架（ 37 ）与旋转轴螺纹孔（ 34-4 ）螺纹连接，预紧轮转动架（ 37 ）上的两个对称的凸圆部上分别安装有预紧轮机构（ 38 ），且预紧轮机构（ 38 ）上的预紧轮轴（ 39 ）安装在与其对应的预紧轮转动架（ 37 ）上的凹孔（ 37-1 ）中；每个丝杠传动机构（ 4 ）包括下轴承挡环（ 44 ）、下轴用弹性挡圈（ 45 ）、下深沟球轴承（ 46 ）、止推轴承座（ 47 ）、止推轴承（ 49 ）、止推轴承座盖（ 50 ）、同步传动被动齿轮（ 53 ）、传动丝杠轴（ 54 ）、上轴承挡环（ 56 ）、上深沟球轴承（ 57 ）、上轴用弹性挡圈（ 58 ），所述传动丝杠轴（ 54 ）的上部为传动丝杠（ 54-1 ），所述传动丝杠轴（ 54 ）的下部为光轴（ 54-2 ），同步传动被动齿轮（ 53 ）安装在光轴（ 54-2 ）上，上轴承挡环（ 56 ）、上深沟球轴承（ 57 ）和上轴用弹性挡圈（ 58 ）由下至上依次安装在传动丝杠轴（ 54 ）的上端，止推轴承座盖（ 50 ）、止推轴承（ 49 ）、止推轴承座（ 47 ）、下深沟球轴承（ 46 ）、下轴用弹性挡圈（ 45 ）和下轴承挡环（ 44 ）由上至下依次安装在传动丝杠轴（ 54 ）的下端；所述丝母传动机构（ 8 ）包括 Z 轴活动托架（ 59 ）和三个滚珠丝母（ 61 ）， Z 轴活动托架（ 59 ）由中心盘（ 59-1 ）和三个丝母托架（ 59-2 ），三个丝母托架（ 59-2 ）沿中心盘（ 59-1 ）的外表面均布设置，每个丝母托架（ 59-2 ）的外侧端面上设有丝母安装孔（ 59-2-1 ），每个丝母安装孔（ 59-2-1 ）中装有一个滚珠丝母（ 61 ），每个滚珠丝母（ 61 ）的轴心处设有与传动丝杠（ 54-1 ）配合的螺扣（ 61-1 ），上安装盖（ 9 ）与下安装座（ 1 ）上下正对设置，下安装座（ 1 ）的端面上靠近边缘处沿同一圆周均布设有三个下轴承安装孔（ 1-1 ），上安装盖（ 9 ）的端面上沿同一圆周均布设有三个上轴承安装孔（ 9-1 ），且三个上轴承安装孔（ 9-1 ）与三个下轴承安装孔（ 1-1 ）一一正对， Z 轴驱动装置组件（ 2 ）、预紧轮支撑机构（ 3 ）、同步齿传动带（ 7 ）、丝母传动机构（ 8 ）、两个连接板（ 6 ）和三个丝杠传动机构（ 4 ）均设置在上安装盖（ 9 ）与下安装座（ 1 ）之间， Z 轴电机座（ 10 ）与下安装座（ 1 ）连接，预紧轮支撑架（ 24 ）套装在 Z 轴驱动装置组件（ 2 ）上，且预紧轮支撑架（ 24 ）与下安装座（ 1 ）连接，三个丝杠传动机构（ 4 ）沿同一圆周均布设置在上安装盖（ 9 ）与下安装座（ 1 ）之间，同步齿传动带（ 7 ）的中心端（ 7-1 ）套装在同步传动主动齿轮（ 19 ）上，同步齿传动带（ 7 ）的三个外侧端（ 7-2 ）分别套装在三个同步传动被动齿轮（ 53 ）上，预紧轮支撑机构（ 3 ）上的六个预紧轮机构（ 38 ）贴覆在同步传动主动齿轮（ 19 ）的齿面上， Z 轴活动托架（ 59 ）设置在预紧轮支撑机构（ 3 ）的上方，且预紧轮支撑机构（ 3 ）上的三个滚珠丝母（ 61 ）分别与三个传动丝杠（ 54-1 ）螺纹连接，每个丝杠传动机构（ 4 ）上的下深沟球轴承（ 46 ）安装在下安装座（ 1 ）相应的下轴承安装孔（ 1-1 ）内，每个丝杠传动机构（ 4 ）上的上深沟球轴承（ 57 ）安装在相应的上轴承安装孔（ 9-1 ）内，两个连接板（ 6 ）以 Z 轴伺服电机（ 15 ）的轴心线对称设置。
根据权利要求 1 所述一种能够平衡受力状态的 Z 轴升降机构，其特征在于：每个预紧轮机构（ 38 ）包括预紧轮轴（ 39 ）、预紧轮（ 41 ）、轴用弹性挡圈（ 42 ）和两个预紧轮轴承（ 40 ），所述在预紧轮（ 41 ）的内腔上下凹缘处各安装一个预紧轮轴承（ 40 ），预紧轮（ 41 ）安装在预紧轮轴（ 39 ）上，轴用弹性挡圈（ 42 ）安装于外露在预紧轮（ 41 ）上端面的预紧轮轴（ 39 ）上端的凹槽内。