[发明专利]一种高精度、高负载直线位移平台

摘要

本发明公开了一种高精度、高负载直线位移平台，步进电机通过联轴器与蜗杆轴连接，蜗杆和蜗杆轴刚性固联，蜗轮和蜗杆啮合，输出较大的传动比，蜗轮通过蜗轮轴与丝杠连接，蜗轮轴另外一端连接有高精度位置传感器，丝杠驱动载物台运动，载物台固定在高精度、高负载的直线导轨的滑块上，直线导轨固定在底座上。步进电机工作时，带动蜗轮蜗杆副运动，丝杠和直线导轨最终将步进电机轴的旋转运动转化为直线运动，直线运动的工作行程范围由两光电限位开关和安装于载物台上的位置触发装置控制，直线运动的安全行程范围由安装于底座上的机械限位挡块控制。可实现8kg负载、工作运动行程16mm的情况下，在空间任意姿态下直线性精度优于0.008mm，重复定位精度优于0.002mm。

主权项

1.一种高精度、高负载直线位移平台，该位移平台在空间任意姿态下均能够实现高精度和高负载，其特征是：步进电机(3)固定安装在电机固定架(4)上，电机固定架(4)安装在齿轮箱(5)上，步进电机(3)通过第一联轴器(6)与蜗杆轴(8)连接，蜗杆(9)和蜗杆轴(8)刚性固联，蜗轮(10)和蜗杆(9)啮合，输出较大的传动比，蜗轮(10)通过蜗轮轴(11)与丝杠(17)连接，蜗轮轴(11)另外一端连接有高精度位置传感器(1)，高精度位置传感器(1)安装在位置传感器支座(2)上，位置传感器支座(2)安装在齿轮箱(5)上，丝杠(17)两端由丝杠支座组件Ⅰ(12)和丝杠支座组件Ⅱ(16)限制其轴向自由度，丝杠螺帽支架(13)上安装有与载物台(20)连接的过渡连接板(14)，过渡连接板(14)与载物台(20)的方孔过渡配合，载物台(20)固定在高精度、高负载的直线导轨(15)的滑块(18)上，直线导轨(15)固定在底座(19)上，两光电限位开关(24)固定安装在底座(19)上，位置触发装置(23)固定安装在载物台(20)上，机械限位挡块Ⅰ(21)和机械限位挡块Ⅱ(22)固定安装在底座(19)上，分布于载物台(20)直线运动方向两端，直线运动的工作行程范围由两光电限位开关(24)和安装于载物台(20)上的位置触发装置(23)控制，直线运动的安全行程范围由安装于底座上的机械限位挡块Ⅰ(21)和机械限位挡块Ⅱ(22)控制；步进电机(3)在通电工作时，带动通过第一联轴器(6)连接的蜗杆轴(8)、蜗杆(9)同步转动，蜗杆(9)与蜗杆轴(8)刚性固联，蜗轮(10)与蜗杆(9)啮合，蜗轮(10)与蜗轮轴(11)刚性固联，蜗轮轴(11)两端分别与丝杠(17)和高精度位置传感器(1)连接，其中，高精度位置传感器(1)通过第二联轴器(7)与蜗轮轴(11)连接，丝杠(17)与蜗轮(10)刚性固联，蜗轮(10)的旋转运动传递到丝杠(17)，进而转化为丝杠螺帽支架(13)的直线运动，过渡连接板(14)固定在丝杠螺帽支架(13)上，并与载物台(20)的方孔对应，丝杠螺帽支架(13)通过过渡连接板(14)驱动载物台(20)运动，载物台(20)固定在四个滑块(18)上，滑块(18)能够在两根导轨(15)上沿直线方向滑动，两根直线导轨(15)固定在底座(19)上，至此，步进电机(3)轴的旋转运动转化为载物台(20)的直线运动，载物台(20)的直线运动过程中，由两个固定安装在底座(19)上的光电限位开关(24)和固定安装在载物台(20)上的位置触发装置(23)共同限定其工作行程范围，其中一个光电限位开关(24)确定高精度位置传感器(1)的零位，载物台(20)相对于零位的位置由高精度位置传感器(1)确定，在光电限位开关(24)失效的情况下，载物台(20)的位置会越过光电限位开关(24)限定的位置，此时，在载物台(20)直线运动的两端，于底座(19)上安装的机械限位挡块Ⅰ(21)和机械限位挡块Ⅱ(22)能够保护位移平台不受损坏。