基于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度定位平臺(tái)及三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度定位平臺(tái)，包括底座和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面，底座設(shè)有凹入的容置腔，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面通過(guò)位于兩側(cè)的兩個(gè)交叉滾珠導(dǎo)軌滑設(shè)于底座上，且運(yùn)動(dòng)臺(tái)面位于容置腔的開(kāi)口端形成一封閉空間，封閉空間內(nèi)設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面往復(fù)滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置、用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面滑動(dòng)位置的光柵尺以及用于限制運(yùn)動(dòng)臺(tái)面滑動(dòng)行程的光電限位開(kāi)關(guān)，驅(qū)動(dòng)裝置包括直流電機(jī)以及連接于底座和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面之間的滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，直流電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、動(dòng)作穩(wěn)定可靠、運(yùn)行阻尼小、響應(yīng)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度定位平臺(tái)及三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密運(yùn)動(dòng)裝備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度定位平臺(tái)及三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的發(fā)展，以及一系列高端芯片的問(wèn)世，光電子封裝系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度要求越來(lái)越高。目前光電子封裝企業(yè)主要依靠手動(dòng)耦合為主，不僅效率低、質(zhì)量差，而且難以對(duì)精度要求更高的新一代芯片進(jìn)行耦合對(duì)準(zhǔn)。
[0003]研宄表明，單模光纖的芯徑8?9 μ m，而光子芯片的光通道截面特征尺寸為4?8 ym，均為微米級(jí)的尺度。要求耦合系統(tǒng)要達(dá)到這樣的精度，對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的定位精度必須是亞微米級(jí)，才能滿(mǎn)足光纖與光子芯片的精密對(duì)準(zhǔn)要求。精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通常采用步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、響應(yīng)速度慢等缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、動(dòng)作穩(wěn)定可靠、運(yùn)行阻尼小、響應(yīng)靈敏度高的基于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度定位平臺(tái)及三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種基于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度定位平臺(tái)，包括底座和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面，所述底座設(shè)有凹入的容置腔，所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)面通過(guò)位于兩側(cè)的兩個(gè)交叉滾珠導(dǎo)軌滑設(shè)于底座上，且運(yùn)動(dòng)臺(tái)面位于容置腔的開(kāi)口端形成一封閉空間，所述封閉空間內(nèi)設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面往復(fù)滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置、用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面滑動(dòng)位置的光柵尺以及用于限制運(yùn)動(dòng)臺(tái)面滑動(dòng)行程的光電限位開(kāi)關(guān)，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括直流電機(jī)以及連接于底座和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面之間的滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述直流電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):
所述滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相配合的絲桿和絲桿螺母，所述絲桿通過(guò)一軸承組件以單邊支撐的方式安裝于底座上，所述絲桿螺母通過(guò)螺母轉(zhuǎn)接座與運(yùn)動(dòng)臺(tái)面相連。
[0007]所述軸承組件包括固接于底座上的軸承座，所述絲桿通過(guò)兩個(gè)并排設(shè)置的角接觸滾珠軸承裝設(shè)于軸承座中。
[0008]所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或者全周壓延超薄鋼帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括同步帶和兩個(gè)與同步帶相配合的帶輪，所述兩個(gè)帶輪分別與直流電機(jī)的輸出軸及滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲桿相連。
[0009]所述定位平臺(tái)還包括用于對(duì)同步帶進(jìn)行預(yù)緊的預(yù)緊機(jī)構(gòu)，所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)包括擺桿和調(diào)節(jié)螺釘，所述擺桿的一端鉸接于底座上，所述擺桿的另一端設(shè)有與同步帶相抵的壓緊輪，所述壓緊輪為一滾動(dòng)軸承，所述底座上開(kāi)設(shè)有螺紋孔，所述調(diào)節(jié)螺釘配合裝設(shè)于螺紋孔中并與擺桿的中部相抵。
[0010]所述底座包括座體和兩塊側(cè)蓋板，所述座體設(shè)有一 U形通槽，兩塊側(cè)蓋板通過(guò)緊固件分別連接于U型通槽的兩端形成所述容置腔；其中一塊側(cè)蓋板上裝設(shè)有電氣接頭以及與絲桿相連的用于手動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)臺(tái)面滑動(dòng)位置的調(diào)整旋鈕。
[0011]所述直流電機(jī)為雙軸輸出直流電機(jī)，雙軸輸出直流電機(jī)的末端軸上安裝有直流測(cè)速機(jī)。
[0012]所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)面上設(shè)有螺栓安裝孔；所述底座和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面均為航空鋁材制件。
[0013]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，包括X軸定位平臺(tái)、Y軸定位平臺(tái)、Z軸定位平臺(tái)和工作臺(tái)面，所述X軸定位平臺(tái)、Y軸定位平臺(tái)和Z軸定位平臺(tái)均為上述權(quán)利要求至中任一項(xiàng)所述的定位平臺(tái)，所述Y軸定位平臺(tái)的底座安裝于X軸定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面上，所述Z軸定位平臺(tái)的底座通過(guò)轉(zhuǎn)接部件與Y軸定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面相連，所述工作臺(tái)面與Z軸定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面相連；所述Z軸定位平臺(tái)位于X軸定位平臺(tái)和Y軸定位平臺(tái)的一側(cè)，且Z軸定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面的中部位置與X軸定位平臺(tái)和Y軸定位平臺(tái)的連接處相對(duì)應(yīng)，所述工作臺(tái)面位于Y軸定位平臺(tái)相對(duì)于X軸定位平臺(tái)的一側(cè)且靠近Y軸定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面設(shè)置。
[0014]上述的三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)接部件包括分別連接于Y軸定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面兩側(cè)的兩個(gè)連接板，各連接板設(shè)有一與Y軸定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面相連的L型連接部，所述L型連接部延伸形成有豎板部，所述豎板部所在的平面與X軸垂直，所述Z軸定位平臺(tái)通過(guò)固定底板及緊固件固接于兩個(gè)連接板的豎板部之間；所述工作臺(tái)面包括連接為一體的安裝面板和連接面板，所述連接面板與Z軸定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面相連，所述安裝面板與Z軸定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面平行。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明基于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度定位平臺(tái)為一種亞微米級(jí)的高精度定位平臺(tái)，其采用運(yùn)動(dòng)臺(tái)面通過(guò)交叉滾珠導(dǎo)軌滑設(shè)于底座上，并與底座的容置腔配合形成一封閉空間，驅(qū)動(dòng)裝置裝設(shè)在封閉空間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)裝置采用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)件，同時(shí)在封閉空間內(nèi)設(shè)有用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面滑動(dòng)位置的光柵尺以及用于限制運(yùn)動(dòng)臺(tái)面滑動(dòng)行程的光電限位開(kāi)關(guān)。一方面，驅(qū)動(dòng)裝置、光柵尺和光電限位開(kāi)關(guān)等部件位于封閉空間內(nèi)，可以得到有效的保護(hù)，能夠避免在工作過(guò)程中與其他部件之間產(chǎn)生干擾；另一方面，該定位平臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、制作成本低、運(yùn)行阻尼小、運(yùn)動(dòng)精度高，用于光電領(lǐng)域的小器件加工設(shè)備設(shè)備時(shí)，可以大大提高設(shè)備整體結(jié)構(gòu)的緊湊性，并提高設(shè)備的整體精度；再者，定位平臺(tái)采用直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，具有成本低廉、響應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合PID等控制算法后非常適用于精密運(yùn)動(dòng)定位領(lǐng)域。本發(fā)明的三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，系統(tǒng)的整體高度大大降低，有利于提高系統(tǒng)搭建后的整體精度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明中采用實(shí)驗(yàn)面板式臺(tái)面的定位平臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明中采用轉(zhuǎn)接式臺(tái)面的定位平臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的定位平臺(tái)去除運(yùn)動(dòng)臺(tái)面后的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明的定位平臺(tái)去除運(yùn)動(dòng)臺(tái)面后的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明的定位平臺(tái)在絲桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)處的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6為本發(fā)明的定位平臺(tái)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為本發(fā)明三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8為本發(fā)明三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)另一視角的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9為本發(fā)明三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中連接板的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖10為本發(fā)明三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中固定底板的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖11為本發(fā)明三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中工作臺(tái)面的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖12為本發(fā)明三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖例說(shuō)明:
1、底座；11、容置腔；12、座體；13、側(cè)蓋板；2、運(yùn)動(dòng)臺(tái)面；21、螺栓安裝孔；3、交叉滾珠導(dǎo)軌；4、驅(qū)動(dòng)裝置；41、直流電機(jī)；42、絲桿；43、絲桿螺母；44、螺母轉(zhuǎn)接座；45、軸承座；46、角接觸滾珠軸承；47、同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；471、同步帶；472、帶輪；48、預(yù)緊機(jī)構(gòu)；481、擺桿；482、調(diào)節(jié)螺釘；483、壓緊輪；49、調(diào)整旋鈕；5、柵尺；6、光電限位開(kāi)關(guān)；7、直流測(cè)速機(jī)；8、轉(zhuǎn)接部件；81、連接板;811、L型連接部;812、豎板部；82、固定底板;901、X軸定位平臺(tái);902、Y軸定位平臺(tái)；903、Z軸定位平臺(tái)；904、工作臺(tái)面；9041、安裝面板；9042、連接面板；10、電氣接頭O

【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]如圖1至圖6所示，本發(fā)明基于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度定位平臺(tái)，包括底座I和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2，底座I設(shè)有凹入的容置腔11，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2通過(guò)位于兩側(cè)的兩個(gè)交叉滾珠導(dǎo)軌3滑設(shè)于底座I上，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2可以沿著交叉滾珠導(dǎo)軌3的導(dǎo)向方向滑動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2位于容置腔11的開(kāi)口端形成一封閉空間，封閉空間內(nèi)設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2往復(fù)滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置4、用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2滑動(dòng)位置的光柵尺5以及用于限制運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2滑動(dòng)行程的光電限位開(kāi)關(guān)6，光柵尺5和光電限位開(kāi)關(guān)6分設(shè)于底座I的兩側(cè)，兩者均為現(xiàn)有技術(shù)，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2運(yùn)動(dòng)時(shí)，光柵尺5的動(dòng)尺和光電限位開(kāi)關(guān)6的擋塊跟隨運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2 —起運(yùn)動(dòng)，從而完成位移的反饋及行程限位。驅(qū)動(dòng)裝置4包括直流電機(jī)41以及滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接于底座I和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2之間，直流電機(jī)41通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，直流電機(jī)41通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2往復(fù)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高精度平移定位。
[0031]本發(fā)明基于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度定位平臺(tái)，采用運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2通過(guò)交叉滾珠導(dǎo)軌3滑設(shè)于底座I上，并與底座I的容置腔11配合形成一封閉空間，驅(qū)動(dòng)裝置4裝設(shè)在封閉空間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)裝置4采用直流電機(jī)41作為驅(qū)動(dòng)件，同時(shí)在封閉空間內(nèi)設(shè)有用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2滑動(dòng)位置的光柵尺5以及用于限制運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2滑動(dòng)行程的光電限位開(kāi)關(guān)6。一方面，驅(qū)動(dòng)裝置4、光柵尺5和光電限位開(kāi)關(guān)6等部件位于封閉空間內(nèi)，可以得到有效的保護(hù)，能夠避免在工作過(guò)程中與其他部件之間產(chǎn)生干擾；另一方面，該定位平臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、制作成本低、運(yùn)行阻尼小、運(yùn)動(dòng)精度高，用于光電領(lǐng)域的小器件加工設(shè)備設(shè)備時(shí)，可以大大提高設(shè)備整體結(jié)構(gòu)的緊湊性，降低設(shè)備的安裝精度要求，并提高設(shè)備安裝后的整體精度；再者，定位平臺(tái)采用直流電機(jī)41進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，具有成本低廉、響應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合PID等控制算法后非常適用于精密運(yùn)動(dòng)定位領(lǐng)域。
[0032]本實(shí)施例中，如圖5所示，滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相配合的絲桿42和絲桿螺母43，絲桿42通過(guò)一軸承組件以單邊支撐的方式安裝于底座I上，絲桿螺母43通過(guò)螺母轉(zhuǎn)接座44與運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2連接固定。軸承組件包括固接于底座I上的軸承座45，絲桿42通過(guò)兩個(gè)并排設(shè)置的角接觸滾珠軸承46裝設(shè)于軸承座45中，該種單邊支撐的安裝方式不僅增加了結(jié)構(gòu)的緊湊性，同時(shí)也降低了滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝精度要求。直流電機(jī)41通過(guò)電機(jī)座與絲桿42平行的安裝在底座I上，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)47或者全周壓延超薄鋼帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；本實(shí)施例采用的是同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)47，同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)47包括同步帶471和兩個(gè)與同步帶471相配合的帶輪472，兩個(gè)帶輪472分別與直流電機(jī)41的輸出軸及滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲桿42相連，并且實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)41到絲桿42的減速比傳動(dòng)。工作時(shí)，直流電機(jī)41通過(guò)相配合的同步帶471和帶輪472驅(qū)動(dòng)絲桿42相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿42使絲桿螺母43沿其軸線方向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可通過(guò)螺母轉(zhuǎn)接座44驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2相應(yīng)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
[0033]本實(shí)施例中，定位平臺(tái)還包括用于對(duì)同步帶471進(jìn)行預(yù)緊的預(yù)緊機(jī)構(gòu)48，如圖6所示，預(yù)緊機(jī)構(gòu)48包括擺桿481和調(diào)節(jié)螺釘482，擺桿481的一端鉸接于底座I上，擺桿481的另一端設(shè)有與同步帶471相抵的壓緊輪483，壓緊輪483為一滾動(dòng)軸承，底座I上開(kāi)設(shè)有螺紋孔，調(diào)節(jié)螺釘482配合裝設(shè)于螺紋孔中并與擺桿481的中部相抵。旋擰調(diào)節(jié)螺釘482可以調(diào)整擺桿481的擺動(dòng)角度，進(jìn)而調(diào)整壓緊輪483對(duì)同步帶471的抵緊力度，實(shí)現(xiàn)對(duì)同步帶471的預(yù)緊。該杠桿式的預(yù)緊機(jī)構(gòu)48結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便、動(dòng)作穩(wěn)定可靠。
[0034]本實(shí)施例中，底座I包括座體12和兩塊側(cè)蓋板13，座體12設(shè)有一 U形通槽，兩塊側(cè)蓋板13通過(guò)緊固件分別連接于U型通槽的兩端，兩塊側(cè)蓋板13將U型通槽的兩端封閉從而形成容置腔11 ;其中一塊側(cè)蓋板13上裝設(shè)有電氣接頭10以及調(diào)整旋鈕49，調(diào)整旋鈕49穿過(guò)側(cè)蓋板13與絲桿42的端部相連，通過(guò)調(diào)整旋鈕49可以使絲桿42轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2滑動(dòng)位置。
[0035]本實(shí)施例中，直流電機(jī)41為雙軸輸出直流電機(jī)，雙軸輸出直流電機(jī)的末端軸上安裝有直流測(cè)速機(jī)7，也即雙軸輸出直流電機(jī)具有前端軸和末端軸，前端軸通過(guò)同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)47與滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，直流測(cè)速機(jī)7安裝在末端軸上，直流測(cè)速機(jī)7可以檢測(cè)并反饋直流電機(jī)41的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。
[0036]本實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2上設(shè)有螺栓安裝孔21，螺栓安裝孔21的數(shù)量和開(kāi)設(shè)位置根據(jù)實(shí)際情況而定。運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2既可以是實(shí)驗(yàn)面板式臺(tái)面，也可以是轉(zhuǎn)接式臺(tái)面，當(dāng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2為實(shí)驗(yàn)面板式臺(tái)面時(shí)，螺栓安裝孔21的數(shù)量較多，包括用于定位平臺(tái)之間安裝的螺栓安裝孔21和用于轉(zhuǎn)接其他外設(shè)構(gòu)件的螺栓安裝孔21，且其板面較厚；當(dāng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2為轉(zhuǎn)接式臺(tái)面時(shí)，則僅設(shè)置用于定位平臺(tái)之間安裝的螺栓安裝孔21即可，其板面可以設(shè)置得較薄。上述底座I和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2均為航空鋁材制件。
[0037]如圖7至圖12所示，本發(fā)明的三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，包括X軸定位平臺(tái)901、Y軸定位平臺(tái)902、Z軸定位平臺(tái)903和工作臺(tái)面904，X軸定位平臺(tái)901、Y軸定位平臺(tái)902和Z軸定位平臺(tái)903均為上述的定位平臺(tái)。Y軸定位平臺(tái)902的底座I安裝于X軸定位平臺(tái)901的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2上，Z軸定位平臺(tái)903的底座I通過(guò)轉(zhuǎn)接部件8與Y軸定位平臺(tái)902的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2相連，工作臺(tái)面904與Z軸定位平臺(tái)903的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2相連；Z軸定位平臺(tái)903位于X軸定位平臺(tái)901和Y軸定位平臺(tái)902的一側(cè)，且Z軸定位平臺(tái)903的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2的中部位置與X軸定位平臺(tái)901和Y軸定位平臺(tái)902的連接處相對(duì)應(yīng)，工作臺(tái)面904位于Y軸定位平臺(tái)902相對(duì)于X軸定位平臺(tái)901的一側(cè)且靠近Y軸定位平臺(tái)902的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2設(shè)置。
[0038]當(dāng)X軸定位平臺(tái)901運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)Y軸定位平臺(tái)902、Z軸定位平臺(tái)903以及工作臺(tái)面904 —起沿X軸方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)Y軸定位平臺(tái)902運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)Z軸定位平臺(tái)903以及工作臺(tái)面904 —起沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)Z軸定位平臺(tái)903運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)面904沿Z軸方向運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)控制X軸定位平臺(tái)901、Y軸定位平臺(tái)902和Z軸定位平臺(tái)903的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)面904的三維運(yùn)動(dòng)以及在三維空間內(nèi)的定位。顯然，上述Z軸定位平臺(tái)903與X軸定位平臺(tái)901之間應(yīng)留有足夠間隙，以保證在進(jìn)行Y軸運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生干涉，工作臺(tái)面904與Y軸定位平臺(tái)902的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2之間也應(yīng)留有足夠的間隙，以保證在進(jìn)行Z軸運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生干涉。
[0039]該三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)將Z軸定位平臺(tái)903位于X軸定位平臺(tái)901和Y軸定位平臺(tái)902的一側(cè)，且Z軸定位平臺(tái)903的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2的中部位置與X軸定位平臺(tái)901和Y軸定位平臺(tái)902的連接處相對(duì)應(yīng)，整個(gè)三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)呈類(lèi)似于“品”字型的空間布局，大大降低了系統(tǒng)的整體高度，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，占用空間也更少，也有利于提高系統(tǒng)搭建后的整體精度；同時(shí)工作臺(tái)面904位于Y軸定位平臺(tái)902相對(duì)于X軸定位平臺(tái)901的一側(cè)，并且工作臺(tái)面904靠近Y軸定位平臺(tái)902的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2設(shè)置，也進(jìn)一步提高了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的緊湊性。
[0040]本實(shí)施例中，如圖9和圖10所示，轉(zhuǎn)接部件8包括分別連接于Y軸定位平臺(tái)902的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2兩側(cè)的兩個(gè)連接板81，各連接板81設(shè)有一與Y軸定位平臺(tái)902的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2相連的L型連接部811，L型連接部811延伸形成有豎板部812，豎板部812所在的平面與X軸垂直，Z軸定位平臺(tái)903通過(guò)固定底板82及緊固件固接于兩個(gè)連接板81的豎板部812之間。如圖11所示，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2包括連接為一體的安裝面板9041和連接面板9042，其中，安裝面板9041和連接面板9042相互垂直，連接面板9042與Z軸定位平臺(tái)903的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2相連，其位于Z軸定位平臺(tái)903的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2與X軸定位平臺(tái)901和Y軸定位平臺(tái)902之間，安裝面板9041與Z軸定位平臺(tái)903的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面2平行。
[0041]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進(jìn)和變換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高精度定位平臺(tái)，包括底座(I)和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)，其特征在于:所述底座(I)設(shè)有凹入的容置腔(11)，所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)通過(guò)位于兩側(cè)的兩個(gè)交叉滾珠導(dǎo)軌(3)滑設(shè)于底座(I)上，且運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)位于容置腔(11)的開(kāi)口端形成一封閉空間，所述封閉空間內(nèi)設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)往復(fù)滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置(4)、用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)滑動(dòng)位置的光柵尺(5)以及用于限制運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)滑動(dòng)行程的光電限位開(kāi)關(guān)(6)，所述驅(qū)動(dòng)裝置(4)包括直流電機(jī)(41)以及連接于底座(I)和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)之間的滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述直流電機(jī)(41)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位平臺(tái)，其特征在于:所述滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相配合的絲桿(42)和絲桿螺母(43)，所述絲桿(42)通過(guò)一軸承組件以單邊支撐的方式安裝于底座(I)上，所述絲桿螺母(43 )通過(guò)螺母轉(zhuǎn)接座(44 )與運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2 )相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位平臺(tái)，其特征在于:所述軸承組件包括固接于底座(I)上的軸承座(45)，所述絲桿(42)通過(guò)兩個(gè)并排設(shè)置的角接觸滾珠軸承(46)裝設(shè)于軸承座(45)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位平臺(tái)，其特征在于:所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(47)或者全周壓延超薄鋼帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(47)包括同步帶(471)和兩個(gè)與同步帶(471)相配合的帶輪(472)，所述兩個(gè)帶輪(472)分別與直流電機(jī)(41)的輸出軸及滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲桿(42 )相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定位平臺(tái)，其特征在于:所述定位平臺(tái)還包括用于對(duì)同步帶(471)進(jìn)行預(yù)緊的預(yù)緊機(jī)構(gòu)(48)，所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)(48)包括擺桿(481)和調(diào)節(jié)螺釘(482)，所述擺桿(481)的一端鉸接于底座(I)上，所述擺桿(481)的另一端設(shè)有與同步帶(471)相抵的壓緊輪(483)，所述壓緊輪(483)為一滾動(dòng)軸承，所述底座(I)上開(kāi)設(shè)有螺紋孔，所述調(diào)節(jié)螺釘(482)配合裝設(shè)于螺紋孔中并與擺桿(481)的中部相抵。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位平臺(tái)，其特征在于:所述底座(I)包括座體(12)和兩塊側(cè)蓋板(13)，所述座體(12)設(shè)有一 U形通槽，兩塊側(cè)蓋板(13)通過(guò)緊固件分別連接于U型通槽的兩端形成所述容置腔(11);其中一塊側(cè)蓋板(13)上裝設(shè)有電氣接頭(10)以及與絲桿(42)相連的用于手動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)滑動(dòng)位置的調(diào)整旋鈕(49)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位平臺(tái)，其特征在于:所述直流電機(jī)(41)為雙軸輸出直流電機(jī)，雙軸輸出直流電機(jī)的末端軸上安裝有直流測(cè)速機(jī)(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位平臺(tái)，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)上設(shè)有螺栓安裝孔(21);所述底座(I)和運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)均為航空鋁材制件。
9.一種三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:包括X軸定位平臺(tái)(901)、Y軸定位平臺(tái)(902)、Z軸定位平臺(tái)(903)和工作臺(tái)面(904)，所述X軸定位平臺(tái)(901 )、Y軸定位平臺(tái)(902)和Z軸定位平臺(tái)(903)均為上述權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的定位平臺(tái)，所述Y軸定位平臺(tái)(902)的底座(I)安裝于X軸定位平臺(tái)(901)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2 )上，所述Z軸定位平臺(tái)(903 )的底座(I)通過(guò)轉(zhuǎn)接部件(8 )與Y軸定位平臺(tái)(902 )的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2 )相連，所述工作臺(tái)面(904)與Z軸定位平臺(tái)(903)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)相連；所述Z軸定位平臺(tái)(903)位于X軸定位平臺(tái)(901)和Y軸定位平臺(tái)(902)的一側(cè)，且Z軸定位平臺(tái)(903)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)的中部位置與X軸定位平臺(tái)(901)和Y軸定位平臺(tái)(902)的連接處相對(duì)應(yīng)，所述工作臺(tái)面(904)位于Y軸定位平臺(tái)(902)相對(duì)于X軸定位平臺(tái)(901)的一側(cè)且靠近Y軸定位平臺(tái)(902)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)設(shè) 置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)接部件(8)包括分別連接于Y軸定位平臺(tái)(902 )的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2 )兩側(cè)的兩個(gè)連接板(81)，各連接板(81)設(shè)有一與Y軸定位平臺(tái)(902)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)相連的L型連接部(811)，所述L型連接部(811)延伸形成有豎板部(812)，所述豎板部(812)所在的平面與X軸垂直，所述Z軸定位平臺(tái)(903)通過(guò)固定底板(82)及緊固件固接于兩個(gè)連接板(81)的豎板部(812)之間；所述工作臺(tái)面(904)包括連接為一體的安裝面板(9041)和連接面板(9042)，所述連接面板(9041)與Z軸定位平臺(tái)(903)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)相連，所述安裝面板(9042)與Z軸定位平臺(tái)(903)的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(2)平行。
【文檔編號(hào)】G12B5/00GK104464837SQ201410597979
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】段吉安, 徐聰, 鄭煜, 李帥 申請(qǐng)人:中南大學(xué)