一種柔性滑入強(qiáng)制抽出的機(jī)械式定位裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
(一)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械傳動(dòng)的定位技術(shù)，尤其涉及一種柔性滑入強(qiáng)制抽出的機(jī)械式定位裝置。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]目前，通常的機(jī)械系統(tǒng)是將工件或工具，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)送到某一特定位置，定位后，進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)完畢后，解除定位，傳動(dòng)系統(tǒng)再將其運(yùn)送到下一個(gè)工位進(jìn)行作業(yè)。這其中的定位環(huán)節(jié)非常重要，要求具有定位精度、定位的牢固性和穩(wěn)定性等。現(xiàn)有技術(shù)的通行作法是:傳動(dòng)系統(tǒng)由伺服或步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，開(kāi)機(jī)初始化對(duì)零后，由控制系統(tǒng)記憶傳動(dòng)系統(tǒng)走過(guò)的相對(duì)距離，在程序控制下，到點(diǎn)停機(jī)定位，必配有電機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)保持定點(diǎn)的牢固和穩(wěn)定性。這種定位方式簡(jiǎn)單靈活，易于實(shí)現(xiàn)，機(jī)械系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低。但是這種定位系統(tǒng)的定位精度不高，可靠性較差，定位的牢固性和穩(wěn)定性也不高，只能適用于一般精度要求的機(jī)械傳動(dòng)定位場(chǎng)合，對(duì)于要求定位精度較高的精密科學(xué)儀器，這種定位技術(shù)就會(huì)使相關(guān)儀器的性能指標(biāo)受限。
[0003]綜上所述，傳統(tǒng)機(jī)械定位是最直接最可靠，精度最高的定位方式，但是它的缺點(diǎn)是機(jī)械系統(tǒng)復(fù)雜，機(jī)械加工精度和安裝精度要求高，同時(shí)要配套較多位置檢測(cè)電子開(kāi)關(guān)等，如果有機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或精度不夠，很容易發(fā)生機(jī)械運(yùn)行故障。位置檢測(cè)電子開(kāi)關(guān)如果發(fā)生安裝不當(dāng)或自身質(zhì)量缺陷，也會(huì)引發(fā)機(jī)械運(yùn)行過(guò)程混亂，或燒電機(jī)等電子系統(tǒng)故障。因此傳統(tǒng)機(jī)械定位系統(tǒng)的故障率高，維修難度大，逐漸被伺服或步進(jìn)電子控制定位代替了。其優(yōu)點(diǎn):定位方式簡(jiǎn)單靈活，易于實(shí)現(xiàn)，機(jī)械系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低。但是也有缺點(diǎn):定位精度、牢固性和穩(wěn)定性差和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行誤差累積等問(wèn)題。
[0004]例如某款X射線(xiàn)熒光分析儀，涉及三套機(jī)械傳動(dòng)定位系統(tǒng)，如準(zhǔn)直器切換系統(tǒng)、濾光片切換系統(tǒng)、樣品傳送系統(tǒng)。每套系統(tǒng)都對(duì)定位精度有很高的要求，如果定位系統(tǒng)的定位精度、牢固性和穩(wěn)定性有問(wèn)題，儀器測(cè)量的重復(fù)性就會(huì)很差，在儀器的讀數(shù)能力本身就有限的前提下，重復(fù)性差，將直接導(dǎo)致儀器分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性降低。傳統(tǒng)的靠控制系統(tǒng)保證定位精度的作法，還存在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行誤差累積，造成儀器系統(tǒng)數(shù)據(jù)飄移等問(wèn)題。
(三)【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種柔性滑入強(qiáng)制抽出的機(jī)械式定位裝置，它克服了傳統(tǒng)機(jī)械定位系統(tǒng)的缺點(diǎn)，同時(shí)具有定位精度高，堅(jiān)固，穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，即可用于普通機(jī)械設(shè)備，更適合于精密的科學(xué)儀器。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種柔性滑入強(qiáng)制抽出的機(jī)械式定位裝置，包括工作平臺(tái)和定位器，其特征在于所述定位器包括定位圓柱銷(xiāo)、圓柱銷(xiāo)導(dǎo)套、絲杠導(dǎo)套、絲杠、連接橫桿、彈簧、螺母及定位器電機(jī)；所述圓柱銷(xiāo)安裝于圓柱銷(xiāo)導(dǎo)套內(nèi)；所述絲杠和螺母構(gòu)成絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于絲杠導(dǎo)套內(nèi)；所述螺母與定位器電機(jī)連接；所述圓柱銷(xiāo)通過(guò)連接橫桿與絲杠連接；所述連接橫桿背面連接彈簧，連接橫桿上面與絲杠相對(duì)應(yīng)；所述圓柱銷(xiāo)定位時(shí)插入工作平臺(tái)的定位孔中。
[0007]所述圓柱銷(xiāo)連接圓柱銷(xiāo)磁環(huán)，所述圓柱銷(xiāo)導(dǎo)套外安裝圓柱銷(xiāo)磁性開(kāi)關(guān)；所述絲杠連接絲杠磁環(huán)，所述絲杠導(dǎo)套外安裝絲杠磁性開(kāi)關(guān)。
[0008]所述彈簧與絲杠同軸安裝。
[0009]所述工作平臺(tái)通過(guò)導(dǎo)軌與定位裝置的機(jī)殼連接；所述工作平臺(tái)通過(guò)傳動(dòng)齒輪幅與工作平臺(tái)電機(jī)連接，工作平臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作平臺(tái)沿導(dǎo)軌運(yùn)行；所述工作平臺(tái)連接工作平臺(tái)磁環(huán)，定位裝置的機(jī)殼上安裝工作平臺(tái)位置開(kāi)關(guān)。
[0010]所述圓柱銷(xiāo)磁環(huán)和圓柱銷(xiāo)磁性開(kāi)關(guān)配合，絲杠磁環(huán)和絲杠磁性開(kāi)關(guān)配合，工作平臺(tái)磁環(huán)與工作平臺(tái)位置開(kāi)關(guān)配合控制工作平臺(tái)和定位器電機(jī)的啟停。
[0011]所述定位器對(duì)外的開(kāi)口處設(shè)密封圈I和密封圈II，定位器安裝時(shí)與機(jī)殼之間設(shè)密封圈IV，所述密封圈1、密封圈II和密封圈IV使機(jī)殼內(nèi)為真空或正壓系統(tǒng)。
[0012]所述工作平臺(tái)電機(jī)安裝于定位裝置的機(jī)殼內(nèi)，其輸出端通過(guò)密封圈III密封。
[0013]本實(shí)用新型的工作過(guò)程:工作平臺(tái)安裝在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌安裝在機(jī)殼上，工作平臺(tái)沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。定位器通過(guò)一個(gè)孔安裝在外殼上，孔邊有密封圈IV。定位器電機(jī)帶動(dòng)螺母、絲杠、連接橫桿和圓柱銷(xiāo)，實(shí)現(xiàn)圓柱銷(xiāo)的上下升降，絲杠磁環(huán)和絲杠磁性開(kāi)關(guān)作為圓柱銷(xiāo)升到位位置檢測(cè)。定位器對(duì)外開(kāi)口處由密封圈I和密封圈II封閉。
[0014]工作平臺(tái)位置開(kāi)關(guān)檢測(cè)到上一個(gè)工位的工作平臺(tái)磁環(huán)后，當(dāng)工作平臺(tái)在工作平臺(tái)電機(jī)及傳動(dòng)齒輪幅驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始向下一個(gè)工位移動(dòng)時(shí)，定位器電機(jī)正轉(zhuǎn)，使圓柱銷(xiāo)上移，并在彈簧的托舉下頂住工作平臺(tái)的下表面，柔性滑行，而不會(huì)阻礙工作平臺(tái)的移動(dòng)，當(dāng)圓柱銷(xiāo)遇到定位孔后，在彈簧的作用下滑進(jìn)定位孔。與此同時(shí)，圓柱銷(xiāo)磁性開(kāi)關(guān)感知到圓柱銷(xiāo)磁環(huán)進(jìn)入定位位置后，工作平臺(tái)電機(jī)斷電，工作平臺(tái)停止，并實(shí)現(xiàn)定位，定位精度即是圓柱銷(xiāo)與定位孔的配合精度。
[0015]解除定位時(shí)，定位器電機(jī)反轉(zhuǎn)，使圓柱銷(xiāo)下移，從定位孔中抽出。當(dāng)圓柱銷(xiāo)磁性開(kāi)關(guān)感知到圓柱銷(xiāo)磁環(huán)脫離定位位置后，工作平臺(tái)電機(jī)得電，工作平臺(tái)向下一們工位行進(jìn)。
[0016]圓柱銷(xiāo)和絲杠通過(guò)連接橫桿連接，同步上下移動(dòng)，由于彈簧有蓄能功能，圓柱銷(xiāo)上位和下位的位置檢測(cè)精度要求大大降低，可以避免許多機(jī)械和電氣故障。
[0017]本實(shí)用新型的工作原理:本實(shí)用新型放棄了傳統(tǒng)的靠控制系統(tǒng)完成定位并保證定位精度的作法，完全應(yīng)用機(jī)械方式進(jìn)行直接定位。
[0018]工作平臺(tái)安裝在精密導(dǎo)軌上，在普通直流電機(jī)及齒輪副的拖動(dòng)下沿導(dǎo)軌運(yùn)行。工作平臺(tái)在需要定位的位置設(shè)有定位孔，相應(yīng)的位置設(shè)有定位器，定位器安裝在機(jī)殼上。當(dāng)工作平臺(tái)運(yùn)行到需定位的工位前，定位器伸出一個(gè)其下裝有彈簧的圓柱銷(xiāo)，圓柱銷(xiāo)頂在工作平臺(tái)下表面柔性滑行，當(dāng)圓柱銷(xiāo)遇到定位孔時(shí)，彈簧將圓柱銷(xiāo)頂入定位孔，相關(guān)位置開(kāi)關(guān)檢測(cè)到圓柱銷(xiāo)頂入定位孔的動(dòng)作，工作平臺(tái)拖動(dòng)電機(jī)斷電，工作平臺(tái)停止運(yùn)行，圓柱銷(xiāo)與定位孔為比較小的間隙配合，其配合精度高于系統(tǒng)要求的定位精度，實(shí)現(xiàn)高精度定位。解除定位時(shí)，圓柱銷(xiāo)被定位器從定位孔中強(qiáng)制抽出，相關(guān)位置開(kāi)關(guān)檢測(cè)到圓柱銷(xiāo)抽離定位孔的動(dòng)作，工作平臺(tái)拖動(dòng)電機(jī)得電，工作平臺(tái)繼續(xù)向下一個(gè)工位方向運(yùn)行。
[0019]定位器由一個(gè)能夠正反轉(zhuǎn)的普通直流電機(jī)帶動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，與之配合的絲杠在導(dǎo)套內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)圓柱銷(xiāo)上下運(yùn)動(dòng)。其中圓柱銷(xiāo)上升方向，絲杠與圓柱銷(xiāo)之間有彈簧。圓柱銷(xiāo)下降方向，絲杠與圓柱銷(xiāo)之間接觸面是剛性的。在絲杠和圓柱銷(xiāo)的另一端，預(yù)埋有強(qiáng)磁磁柱，在絲杠與圓柱銷(xiāo)導(dǎo)套外面，安裝有磁性感應(yīng)位置開(kāi)關(guān)，用以感知圓柱銷(xiāo)上下位置，從而控制工作平臺(tái)和定位器電機(jī)的啟停。
[0020]定位圓柱銷(xiāo)的柔性滑入和強(qiáng)制抽出。當(dāng)工作平臺(tái)運(yùn)行到需定位的工位前，定位器伸出圓柱銷(xiāo)頂在工作平臺(tái)下表面，由于圓柱銷(xiāo)下面設(shè)有彈簧，圓柱銷(xiāo)與工作平臺(tái)下表面的接觸是柔性的，圓柱銷(xiāo)不會(huì)影響工作平臺(tái)的運(yùn)行。當(dāng)圓柱銷(xiāo)遇到定位孔時(shí)，彈簧將圓柱銷(xiāo)頂入定位孔，實(shí)現(xiàn)定位。解除定位時(shí)，定位器要將圓柱銷(xiāo)從定位孔中抽出，由于圓柱銷(xiāo)頂入定位孔的過(guò)程中，由于系統(tǒng)的慣性或工作平臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)斷電稍晚，圓柱銷(xiāo)與定位孔之間會(huì)有一定的徑向接觸力，圓柱銷(xiāo)在從定位孔中抽出過(guò)程中要克服一定的摩擦力。圓柱銷(xiāo)下降方向，定位器絲杠與圓柱銷(xiāo)之間接觸面是剛性的，定位器電機(jī)帶動(dòng)螺紋副將圓柱銷(xiāo)從定位孔中強(qiáng)制抽出。
[0021]所述定位器只有一個(gè)通向機(jī)殼內(nèi)的圓柱銷(xiāo)開(kāi)口，其余對(duì)外開(kāi)口或結(jié)合面全部設(shè)有密封圈，所以所述定位器可以適用于機(jī)殼內(nèi)是真空或正壓的場(chǎng)合，例如X射線(xiàn)熒光分析儀等許多精密儀器都需要機(jī)殼內(nèi)為真空或填充某種氣體。
[0022]為滿(mǎn)足定位器對(duì)外密封的功能，本實(shí)用新型中的兩處位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)放棄了傳統(tǒng)的機(jī)械式或光電式開(kāi)關(guān)，而采用磁性感應(yīng)開(kāi)關(guān)。在絲杠和圓柱銷(xiāo)的一端，預(yù)埋有強(qiáng)磁磁柱，在絲杠與圓柱銷(xiāo)導(dǎo)套外面，安裝有磁性感應(yīng)位置開(kāi)關(guān)，用以感知圓柱銷(xiāo)上下位置，從而控制工作平臺(tái)和定位器電機(jī)的啟停。