二自由度運動平臺的製作方法
2023-04-29 06:32:16
專利名稱：二自由度運動平臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種二自由度運動平臺，即具有一個移動自由度和一個轉動自由度的運動平臺。
背景技術：
在工業生產中，任何設備都有著不同方式不同精度的聯動機構。高精度的運動方式也是各式各樣。一種較常見的二自由度運動平臺為了滿足位移的精確控制，通常採用閉環反饋系統予以控制。通常直線移動位移的的反饋通過光柵尺進行反饋，而對於轉動的角位移一般通過編碼器進行反饋，成本高，而且控制系統相對比較複雜。
發明內容
本發明對目前較複雜的二自由度運動平臺，提供了一種結構相對簡單的二自由度運動平臺。本發明採用的技術方案為
本發明二自由度運動平臺，包括水平臺面、通過直線導軌副安裝在該水平檯面上的工作檯和通過迴轉支撐安裝在該工作檯上的旋轉盤，還包括與所述直線導軌副平行地設置在水平檯面上的齒條，一安裝在所述工作檯下側的第一伺服電機經由第一同步傳動鏈與所述齒條聯接；
還包括與所述旋轉盤同心固裝在一起的齒盤，一安裝於所述工作檯下側的第二伺服電機通過輸出齒輪驅動所述齒盤。依據上述結構的二自由度運動平臺通過直線導軌副形成工作檯的移動自由度，在經由迴轉支撐形成旋轉盤的轉動自由度，使旋轉盤形成兩個自由度。進而，通過齒輪齒條以及相應的同步傳動鏈形成高精度的傳動。傳動環節比較少，且不需要額外的反饋控制裝置， 結構簡單。上述二自由度運動平臺，所述直線導軌副有兩條，平行地設置；相應地，所述齒條也有兩條，對應設置在相鄰直線導軌副內側。上述二自由度運動平臺，所述第一同步傳動鏈包括一通過軸承座水平地安裝在所述工作檯下方的第一傳動軸、設置在該傳動軸兩端並與相應齒條嚙合的齒輪，其中所述傳動軸中部設有同步帶輪，以通過同步帶聯接於所述第一伺服電機。上述二自由度運動平臺，所述輸出齒輪通過聯軸器與所述第二伺服電機直連。上述二自由度運動平臺，所述迴轉支撐彈子盤式迴轉支撐。
圖1為依據本發明的一種二自由度運動平臺的主視結構示意圖。圖2為相應於圖1的俯視結構示意圖。圖中1、水平臺面，2、螺釘，3、直線導軌副，4、螺釘，5、齒輪，6、鍵，7、壓蓋，8、螺釘，9、齒條，10、支架，11、螺釘，12、墊圈，13、軸承，14、軸用擋圈，15、壓墊，16、沉頭螺釘17、墊圈，18、傳動軸，19、齒盤，20、軸承，21、彈子盤，22、壓蓋，23、定位軸，24、同步帶輪，25、軸用擋圈，26、鍵，27，螺釘，28、壓蓋，29、同步帶，30、同步帶輪，31、鍵，32、第一伺服電機， 33、螺釘，34、墊圈，35、齒輪，36、傳動軸，37、鍵，38、壓蓋，39、螺釘，40、聯軸器，41、伺服電機，42、螺釘43、墊圈，44、工作檯，45、旋轉盤。
具體實施例方式參照說明附圖1和2，該實施例包括兩個直線導軌副3，兩個直線導軌副3中的導軌與水平臺面1分別用螺釘2連接而固定，直線導軌副3的滑塊則與工作檯44用螺釘4連接，形成一個移動副。高精度的齒條9焊接在水平臺面1上，並與所述導軌副平行設置，兩個高精度的齒輪5通過鍵6與傳動軸18的端部連接，且用通過壓蓋7、螺釘8予以固定，分別與高精度的齒條9嚙合，形成傳動。用軸用擋圈14把軸承13固定在傳動軸18上，傳動軸18靠兩個支架10作支撐。 支架10由螺釘11、墊圈12固定在工作檯44上，從而，傳動軸跟隨工作檯44移動。壓墊15壓在高精度的齒盤19和旋轉盤45之間，用沉頭螺釘16穿過墊圈17、迴轉臺45、壓墊15旋入高精度的齒盤19，使旋轉盤45和高精度齒盤19相互固定。定位軸23焊接在工作檯44上，彈子盤21、高精度的齒盤19依次套在定位軸23 上，用壓蓋22和螺釘沈壓緊。同步帶輪M通過鍵沈連接被軸用擋圈25固定在傳動軸18上，第一伺服電機 32通過螺釘33、墊圈34固定在工作檯44上，同步帶輪30通過鍵31 被壓蓋觀、螺釘27 緊固在第一伺服電機32的輸出軸上。完成第一傳動鏈的設置，以上涉及高精度的描述，取決於平臺的運轉精度，如所形成的齒輪齒條機構，需要充分的考慮反向間隙，減小反向間隙對工作檯運行精度的影響，可以採用磨齒齒輪齒條，以下類同。第二伺服電機41通過聯軸器40與傳動軸36聯接，用螺釘42、墊圈43固定在工作檯44上。高精度的齒輪35通過鍵37連接，且由螺釘39、壓蓋38固定在傳動軸36上，高精度的齒輪35與高精度的齒盤19嚙合，驅動旋轉盤45實現高精度迴轉。因此具體操作如下
當第一伺服電機32正轉驅動高精度的齒輪5，通過齒輪5與齒條9的嚙合傳動和直線滑軌副3的精確導向，實現工作檯44精確前移；當第一伺服電機32反轉時，實現工作檯44 的精確後移。第二伺服電機41正轉時驅動高精度的齒輪35，齒輪35與高精度的齒盤19嚙合傳動，實現旋轉盤45順時針精確旋轉；當第二伺服電機41反轉時，實現旋轉盤45逆時針精確旋轉。旋轉盤45不僅可以單獨迴轉，也可以在工作檯44往復運行的同時進行精確迴轉。本發明適用於高精度水平移動和高精度迴轉兩個動作同時進行的場合。
權利要求
1.一種二自由度運動平臺，包括水平臺面(1)、通過直線導軌副(3)安裝在該水平檯面上的工作檯(44)和通過迴轉支撐安裝在該工作檯上的旋轉盤(45)，其特徵在於，還包括與所述直線導軌副平行地設置在水平檯面上的齒條(9)，一安裝在所述工作檯(44)下側的第一伺服電機(32)經由第一同步傳動鏈與所述齒條聯接；還包括與所述旋轉盤(45)同心固裝在一起的齒盤(19)，一安裝於所述工作檯下側的第二伺服電機(41)通過輸出齒輪驅動所述齒盤。
2.根據權利要求1所述的二自由度運動平臺，其特徵在於，所述直線導軌副(3)有兩條，平行地設置；相應地，所述齒條(9)也有兩條，對應設置在相鄰直線導軌副內側。
3.根據權利要求2所述的二自由度運動平臺，其特徵在於，所述第一同步傳動鏈包括一通過軸承座水平地安裝在所述工作檯下方的第一傳動軸(18)、設置在該傳動軸兩端並與相應齒條嚙合的齒輪(5)，其中所述傳動軸(18)中部設有同步帶輪(24)，以通過同步帶聯接於所述第一伺服電機(32)。
4.根據權利要求1所述的二自由度運動平臺，其特徵在於，所述輸出齒輪通過聯軸器 (40)與所述第二伺服電機(41)直連。
5.根據權利要求1所述的二自由度運動平臺，其特徵在於，所述迴轉支撐彈子盤式迴轉支撐。
全文摘要
本發明公開了一種二自由度運動平臺，包括水平臺面、通過直線導軌副安裝在該水平檯面上的工作檯和通過迴轉支撐安裝在該工作檯上的旋轉盤，還包括與所述直線導軌副平行地設置在水平檯面上的齒條，一安裝在所述工作檯下側的第一伺服電機經由第一同步傳動鏈與所述齒條聯接；還包括與所述旋轉盤同心固裝在一起的齒盤，一安裝於所述工作檯下側的第二伺服電機通過輸出齒輪驅動所述齒盤。本發明的二自由度運動平臺結構相對簡單。
文檔編號C03B35/00GK102491633SQ20111038683
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者王麗 申請人:濟南德佳玻璃機器有限公司