[发明专利]具有平衡装置的大负载单端驱动移动平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种大负载单端驱动移动平台。

背景技术

在大口径曲面光学元件表面微缺陷检测与激光修复系统中，采用垂直放置的二维大行程移动平台，竖直(Y轴)方向的电机需带动光学元件在竖直方向上做直线运动。Y轴所负载的零件包括光学元件、光学元件夹具、夹具承载框体以及相关附件。其中光学元件重量在1Kg～80Kg，夹具重7Kg，承载框体重40Kg，因此Y轴的总负载量在48Kg～127Kg。

在大口径曲面光学元件修复设备中，虽然在该设备中采用双端支撑，承载框体两侧分别安装在两根导轨上，但由于该设备中采用单侧电机驱动，造成以下三个问题：1)单端驱动造成机构偏载，机构上升和下降的过程中，导轨和承载框体产生变形，未加负载端会产生较大的偏移，严重地影响设备的定位精度；2)偏载较大，电机长时间处在大电流工况下，严重地影响导轨和电机的使用寿命；3)由于机构偏载，若安装误差较大，导致整个元件框体卡死在两侧导轨之间，严重时造成设备损坏。

为解决大负载偏载的问题，现有以下两种解决方案：一是采用双电机驱动，但增加了一个电机会相应的增加成本，并且需要解决两个电机不同步的现象；二是采用同步带等机械结构，将单个电机的运动传递到两侧的导轨上，虽然有效地解决了两侧导轨运动同步问题，但因加入了机械传动环节，精度控制难度增加，且结构较为复杂，占用空间大，造成设备庞大。

发明内容

本发明是为了解决现有单侧驱动易造成机构偏载，上升和下降过程中机构形变不同，影响设备的运行精度或安装过程中误差过大，会导致元件卡死在两侧导轨之间，造成设备损坏的问题，提出了一种具有平衡装置的大负载单端驱动移动平台。

本发明所述的具有平衡装置的大负载单端驱动移动平台，它包括龙门架、Y轴运动单元、承载框体2和平衡装置；

龙门架包括两根立柱1、顶盖13、龙门竖板15、龙门横板14和龙门肋板10；

两根立柱1和龙门横板14构成龙门架结构，龙门横板14的两个长边的上表面固定有两块龙门竖板15，所述龙门竖板15为梯形板，顶盖13为下侧开口的U型框，两块龙门竖板15、顶盖13和龙门横板14围成密闭结构；

Y轴运动单元包括两根Y轴运动导轨6和Y轴伺服电机7；

两根Y轴运动导轨6分别固定在两根立柱1的内侧，两根Y轴运动导轨6的内侧均固定有导轨滑台，Y轴伺服电机7带动其中一根Y轴运动导轨6上下移动，承载框体2的左右两个边框均固定在两根Y轴运动导轨6的导轨滑台上；

平衡装置包括两个气缸结构，每个气缸结构均包括浮动接头3、低摩擦力气缸杆4、低摩擦力气缸体5、气缸铰链轴9、双耳环结构11和双耳环座12；两个气缸结构的浮动接头3的下端均固定在承载框体2的下边框的上表面，且浮动接头3的上端与低摩擦力气缸杆4螺纹连接，低摩擦力气缸杆4在低摩擦力气缸体5内做活塞运动，低摩擦力气缸体5顶端穿过龙门横板14与双耳环座12固定链接，双耳环结构11安装在龙门肋板10上，双耳环结构11与双耳环座12之间通过气缸铰链轴9铰接，实现相对旋转。

本发明在框体上对称安装两根低摩擦系数气缸，气缸体一端与固定在运动框体上的浮动接头相连接，另一端通过铰链与龙门基体相连，并且双气缸并联连接保证气缸同步运动。可以在本发明所述的低摩擦力气缸杆的供气端安装大流量精密调压阀通过调节调压阀的旋钮，提供不同大小的气压，用于平衡相应的负载。设备工作时，框体在垂直方向上运动，这通过浮动接头与框体相连的气缸杆会随着框体上下运动，为框体提供恒定而稳定的平衡力。为机构在垂直方向上运动过程中提供同步且恒定的平衡力，减轻电机负载，提高设备的运行精度。

附图说明

图1为本发明所述具有平衡装置的大负载单端驱动移动平台的结构示意图；

图2为平衡装置顶端与龙门肋板连接部分结构示意图；

图3为现有大负载单端驱动移动平台的驱动原理图；

图4为本发明所述具有平衡装置的大负载单端驱动移动平台原理图；

图5为承载框体上升过程中受力图；

图6为气缸径为40mm的单根气缸的理论输出力曲线图；

图7为气缸直径分别32mm、40mm和50mm时气缸负载与速度曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的具有平衡装置的大负载单端驱动移动平台，它包括龙门架、Y轴运动单元、承载框体2和平衡装置；