一种精密定位工作机台 |
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| 申请号 | CN202210984034.3 | 申请日 | 2022-08-17 | 公开(公告)号 | CN117620984A | 公开(公告)日 | 2024-03-01 |
| 申请人 | 陈子豪; | 发明人 | 陈子豪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及通用设备技术领域，公开了一种精密 定位 工作机台。包括机台本体，机台本体四 角 的空心柱上下安装面上固定有轴套及 滑动 轴承 ，机台本体四角安装的精密 丝杆 及丝杆 螺母 贯穿其上下，构成导向机构与回转 支撑 作用，驱动装置传动带转动精密丝杆上的带轮,精密丝杆及丝杆螺母的相对转动形成升降运动。是一种可独立分离安装的结构机台，用于承重 台面 的上下方，需要有足够的工作区域空间，解决了传统的升降机构因占据较大的体积，不能满足与机床设备其他机构交叉布置的空间尺寸的技术要求。本发明结构紧凑简化，升降平稳准确，传动 精度 高，避免了卡死、倾斜；达到升降过程承重台面始终为一 水 平面与精密定位要求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种精密定位工作机台，包括机台本体(1)，其特征在于：还包括精密丝杆(3)及与其螺纹配合且安装其上的丝杆螺母(4)，所述精密丝杆(3)贯穿机台本体(1)四角的空心柱(20)，所述丝杆螺母(4)与承重台面(18) 四角上的轴套(12)相连接，滑动轴承(9)固定在四角空心柱(20)底部安装孔上，所述精密丝杆(3)底部设有法兰(11)，沿承重台面(18)四角边缘分布的传动带(7)分别与所述精密丝杆(3)上的带轮(10)及驱动装置(2)上的主动带轮(14)啮合连接。 |
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| 说明书全文 | 一种精密定位工作机台技术领域[0001] 本发明涉及通用设备技术领域，具体为一种精密定位工作机台。 背景技术[0002] 在一些通用设备中，应用到精密定位工作机台，进行精密装配、加工、检测的工作。通常情况下，一般在设备床身基础上，设计为四立柱与床身固定一体的机台结构形式，而非独立可分离安装使用的结构。这类机台常见为采用气动缸或液压缸, 作为直线驱动方式，但存在油气泄漏、气动缸或液压缸不同步的潜在问题。在实现其上下升降调节与精密定位的控制时，需使用电气液伺服阀系统，调节控制难度大、稳定性差。如采用较好传动精度的升降装置，配以导向、传动、锁紧机构；而导向零部件加工精度要求高，存在传动精度有限、结构复杂、体积大、运动平行难度大的问题。 [0003] 一般的精密定位工作机台，在升降承载使用过程中，由于导向机构间隙的不一致、过大、磨损、刚性差，导致不同步及不平行运动；结构平衡性较差, 承重台面不水平, 容易产生卡死、倾斜。在一些应用场合，承重台面的上下方，需有足够的工作区域空间，除了下部的固定安装脚，应尽可能大的四面通透，不应有其他妨碍，不影响操作，满足设备需与其他装置交叉布置的空间尺寸的技术要求。如剪叉式、中央驱动的结构形式，限制了其应用。因此，为解决针对现有技术结构与应用的缺陷，需要一种创新设计的结构机台，适应日益增长的自动化设备需要；既要机构简化，又能达到升降过程承重台面始终为一水平面与精密定位要求，易于安装使用。 发明内容[0004] 本发明的目的为克服现有技术的缺陷与应用限制，通过配置传动系统的技术手段与简化设计，达到精密定位工作机台结构简单，承重台面的上下方可用空间足够大，承重台面保持水平，传动定位精度高。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供的一般性技术方案是：一种精密定位工作机台，包括机台本体，其特征在于：还包括精密丝杆及与其螺纹配合安装其上的丝杆螺母，所述精密丝杆贯穿机台本体四角的空心柱，所述丝杆螺母与承重台面四角上的轴套相连接，滑动轴承固定在四角空心柱底部安装孔上，所述精密丝杆底部设有法兰，沿承载台面四角边缘分布的传动带分别与所述精密丝杆上的带轮及驱动装置上的主动带轮啮合连接。 [0007] 所述四角支撑的精密丝杆底部设有法兰，对精密丝杆起到支撑作用, 方便机台安装在设备床身上。 [0010] 所述的主动带轮为主动链轮或主动同步带轮。 [0011] 所述精密丝杆安装有带轮，所述的带轮为链轮或同步带轮，与传动带相匹配的型式, 确保齿形完整啮合传动。 [0014] 进一步的，所述精密定位工作机台，其特点在于采用减速箱, 达到传动分辨率提高的原理；电机旋转传动分辨率, 即所产生的最小运动步距。由于电机通过减速箱的旋转输出, 减速箱传动输出转数比电机转数成倍减少, 位移值减少, 传动分辨率得以提高, 相应的精密丝杆位移精度增加。计算公式为：L=n*t*p/i。 [0015] 其中：L为位移值，n为电机转速，t为电机运转时间，p为丝杆螺距，i为减速箱减速比>1。 [0016] 所述机台本体上的固定支架安装有位置传感器，可调节设置其位置高度。通过位置传感器，反馈承重台面与精密丝杆的相对高度位置，由控制器对电机进行驱动控制，达到方便升降调节其位置高度与精密定位要求。 [0018] 所述精密丝杆贯穿机台本体四角的空心柱，也可是多个的布置方式。根据机台本体形状大小的应用不同，其精密丝杆数目的增减相应变化。 [0019] 采用上述技术方案后，与现有技术相比，拥有如下有益效果：1. 相比于传统的与床身固定一体的机台结构, 无需气动或液压缸，没有电气液 伺服阀系统，无需考虑气动液压传动带来的诸多不利因素。没有升降装置，没有设置独立的导向机构，也不需设置锁紧装置。机台底部四角只有法兰用于支撑安装，方便了机台灵活布置，是一种可独立分离安装的结构机台。承重台面四角精密丝杆及丝杆螺母传动、导向于一体的紧凑精简结构，稳定性好，减少了机构装置的占用体积，承重台面的上下方，工作区域空间大，下部四面操作容易。解决了传统的升降机构因占据较大的体积，不能满足设备需与其他装置交叉布置的空间尺寸的技术要求。 [0020] 2. 精密丝杆及丝杆螺母传动精度高, 故障率低，由于电机通过减速箱的旋转输出, 传动分辨率得以提高, 获得更高传动精度, 使承重台面的位移精度更加易于调节控制到精确的位置高度。各丝杆的同步回转，使得平衡性能好，达到运动过程承重台面始终为一水平面。带刹车的电机具有瞬时锁紧功能，保证了机台的精密定位性能。本发明提供了一种精密定位工作机台，作为一种高效、简单、位置精度高、性能可靠的机械结构形式；有效解决承重台面运动不平行，机构卡死、倾斜的问题。附图说明 [0021] 图1是本发明结构示意图。 [0022] 图2是图1本发明精密丝杆螺母组件结构剖面示意图。 [0023] 图3是图2 所示的A处的结构放大示意图。 [0024] 图中：1、机台本体；2、驱动装置；3、精密丝杆；4、丝杆螺母；5、位置传感器；6、固定支架；7、传动带；8、涨紧组件；9、滑动轴承；10、带轮；11、法兰；12、轴套；13、支撑架；14、驱动带轮；15、轴承；16、轴承端盖；17、限位座；18、承重台面；19、连接壁板； 20、空心柱；21、轴卡档圈A；22、轴卡档圈B；23、控制器；201、电机； 202、减速箱。 具体实施方式[0025] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图中涉及的具体实施方式对本发明的实施例进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域技术人员在未进行创造性劳动前提下获得的所有其它实施例，如只改变用途而不改变权利要求涉及基本原理的实施例，都属于本发明保护的范围。 [0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“升降” 等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。 [0027] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“固定”、“紧固”、“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，螺纹连接，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。 [0028] 参见图 1‑3，本发明一种精密定位工作机台，包括机台本体1，作为承载台面8与各零部件的安装支撑，还包括精密丝杆3及与其螺纹配合且安装其上的丝杆螺母4，精密丝杆3贯穿机台本体1四角的空心柱20，所述空心柱20内腔作为精密丝杆3的安装空间，空心柱20对精密丝杆3起到了防护作用。丝杆螺母4与承重台面18四角上的轴套12相连接，轴套12固定在承重台面18四角上。滑动轴承9固定在四角空心柱20底部安装孔上，与精密丝杆3的相对运动起到配合导向作用；精密丝杆3底部设有法兰11，对精密丝杆3起到四角支撑的作用, 方便安装在设备床身上。沿承载台面18四角边缘分布的传带7分别与精密丝杆3上的带轮10及驱动装置2上的主动带轮14啮合连接。 [0029] 所述机台本体1是承重台面18及下方四角空心柱20与连接壁板19的结构形式，形成接近箱形构造，抗弯承载能力得以提高，运动导向性能长度方向得到增强，避免了可能产生的受力变形，从而保证整体刚性精度与安装连接強度。承重台面18可灵活开孔布置，满足精密装配、加工、检测装置应用的工作要求。 [0030] 所述四角支撑的精密丝杆3底部设有法兰11，对精密丝杆3起到支撑作用, 方便机台安装在设备床身上，以利于机台的安全稳固与安装固定。这样底部安装占用空间小；达到承重台面下方，工作区域空间通透、足够大，满足设备需与其他装置交叉布置的要求。本发明精密定位工作机台实施例还包含其法兰11中嵌入的轴承15，与精密丝杆3的端部连接，轴承15上方安装有轴承端盖16。 [0031] 为保证传动的可靠性，所述的传动带7为链条或同步带，具备齿形传动比不变的特点，有利于传动精度的维持。传动带是沿承载台面四角边缘分布的，使得承重台面的上方，有足够的工作区域空间。 [0032] 所述驱动装置2为电机201连接减速箱202，驱动装置2是由支撑架13固定在机台本体1上; 涨紧组件8安装在承重台面18上，所述涨紧组件8是通过承重台面18上的固定块螺纹，由螺拴连接支撑架13，起到调节传动带7的松紧程度。减速箱202输出轴上固定有主动带轮14, 驱动传动带7的运转。因支撑架13安装底部设有便于调整移动的腰形安装孔，以适应螺拴配以螺母紧固调节，达到传动带7的状态调节为合适的松紧程度，保证了传动平稳性。 [0033] 所述的主动带轮14为主动链轮或主动同步带轮, 通过键连接在减速箱202的输出轴上。 [0034] 所述精密丝杆3安装有带轮10，所述的带轮10为链轮或同步带轮，与传动带7相匹配的型式, 确保齿形完整啮合传动。安装于精密丝杆3上部的带轮10开有内花键，精密丝杆3上部也有相对应的且满足带轮10滑动行程长度的花键槽，相互为滑动连接; 轴卡档圈A 21紧固在丝杆螺母4上，使得带轮10与丝杆螺母4的连接不会产生轴向脱离，同时，丝杆螺母 4上设有的轴卡档圈B 22, 保证了与轴套12的有效连接。带轮10传递传动带7的作用力，从而带动精密丝杆3的正反转动; 使得与承重台面18四角上的轴套12相连接的丝杆螺母4带动机台本体1沿精密丝杆3移动，形成机台本体1在四角的精密丝杆3上同步平行升降运动。 精密丝杆3的限位座17起到超行程升降安全限位功能。 [0035] 所述电机201为带刹车的电机或带刹车的伺服电机, 并与控制器23相连接, 由控制器23进行驱动控制，保证了制动定位的瞬时精准作用; 有效地满足了定位锁紧的要求。控制器23可以是变频器或伺服控制器或调速器, 能对电机201起到良好的调节性能与保护作用，基本的要求是满足及时启动停止。 [0036] 进一步地，所述精密丝杆3及丝杆螺母4与机台本体1的四角的上下安装面垂直，同时，机台本体1四角的空心柱20底部安装孔的滑动轴承9与机台本体1上部起支撑作用的轴套12同心。这样形成的一体性连接结构，构成升降导向机构与回转支撑作用；使得机台上升下降受力均匀，减少了升降时的倾斜误差，从而保证升降机台上升或下降的平衡稳定性与传动精度。 [0037] 进一步地，采用精密丝杆3及丝杆螺母4传动，具备高精度、响应快和可靠性高的特点。运用电机201通过减速箱202的旋转输出, 传动分辨率得以提高, 精密度性能得到充分保证，所述的减速箱202, 通过选用减速比，达到所需的传动精度。 [0038] 所述机台本体1上的固定支架6安装有位置传感器5，沿固定支架6高度方向设置滑槽或螺孔，可调节设置其位置高度。通过位置传感器5，反馈承重台面18与精密丝杆3的相对高度位置，控制器23对电机201进行驱动控制，达到方便升降调节其位置高度与精密定位要求。所述的位置传感器5为单个线性位置传感器或多个位置开关。 [0039] 在其他实施方式中, 所述精密丝杆3贯穿机台本体1四角的空心柱20，也可是多个的布置方式。根据机台本体1形状大小的应用不同，其精密丝杆3数目的增减相应变化。如长尺寸的机台本体1可设置为6处精密丝杆3贯穿机台本体1的空心柱20。 [0040] 本发明的工作过程如下：在升降作业时，由控制器23, 控制电机201启停; 电机201驱动减速箱202输出轴上的主动带轮14转动，通过传动带7传递作用力到带轮10，驱动精密丝杆3转动，达到每个精密丝杆3同时同步回转，实现丝杆螺母4带动机台本体1高度的升降，确保整个机台的承重台面18的升降过程始终为一水平面, 同时根据位置传感器5精准定位。 [0041] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点；本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内；本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。 |
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