專利名稱：一種低載荷的高速xy工作臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的XY工作臺(tái)，尤其涉及具有快速的響應(yīng)時(shí)間和高精度的重復(fù)定位精度的XY工作臺(tái)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的XY工作臺(tái)一般是X向工作臺(tái)堆疊在Y向工作臺(tái)上，或是Y向工作臺(tái)堆疊在 X向工作臺(tái)上，這樣就造成其中一個(gè)方向的工作臺(tái)要承擔(dān)另一個(gè)方向工作臺(tái)的重量，造成運(yùn)動(dòng)時(shí)的載荷不均，慣性增大，影響工作臺(tái)的速度及穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型提供了一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，包括Y工作臺(tái)、X工作臺(tái)、基礎(chǔ)底座，還包括頂板連接機(jī)構(gòu)，頂板連接機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向器安裝板、 兩組滾針凸輪導(dǎo)向器、導(dǎo)向軌道，所述導(dǎo)向器安裝板一端固定在Y工作臺(tái)上，另一端設(shè)置所述滾針凸輪導(dǎo)向器，所述導(dǎo)向軌道固定在X工作臺(tái)上，所述兩組滾針凸輪導(dǎo)向器分別與所述導(dǎo)向軌道的兩側(cè)面零間隙配合。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括調(diào)整滾針凸輪導(dǎo)向器位置的導(dǎo)向器調(diào)節(jié)塊，所述導(dǎo)向器調(diào)節(jié)塊設(shè)置在所述導(dǎo)向器安裝板和兩組滾針凸輪導(dǎo)向器之間。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，每組滾針凸輪導(dǎo)向器包括兩個(gè)滾針凸輪導(dǎo)向器。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述Y工作臺(tái)和所述X工作臺(tái)由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，驅(qū)動(dòng)Y工作臺(tái)和驅(qū)動(dòng)X工作臺(tái)的直線電機(jī)分別直接設(shè)置在所述基礎(chǔ)底座上。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括交叉滾子導(dǎo)軌，所述交叉滾子導(dǎo)軌設(shè)置在 X、Y工作臺(tái)兩側(cè)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括由彈性材料制成的擋塊，所述擋塊位于X、Y 工作臺(tái)允許運(yùn)動(dòng)的最大位移處。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括X、Y光柵尺位移傳感器，所述光柵尺位移傳感器包括標(biāo)尺光柵和光柵尺讀數(shù)頭，標(biāo)尺光柵安裝在工作臺(tái)底座上，也就是X、Y標(biāo)尺光柵分別安裝在Χ、γ工作臺(tái)底座上，光柵尺讀數(shù)頭安裝在動(dòng)子安裝板上，也就是Χ、γ光柵尺讀數(shù)頭分別安裝在X、Y動(dòng)子安裝板上。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，Y工作臺(tái)包括Y工作臺(tái)底座、Y直線電機(jī)動(dòng)子、Y直線電機(jī)定子、Y交叉滾子導(dǎo)軌、Y動(dòng)子安裝板、Y工作臺(tái)頂板、Y標(biāo)尺光柵、Y讀頭支架及光柵尺讀數(shù)頭、擋塊、Y固定布線支架、Y移動(dòng)布線支架，所述Y工作臺(tái)底座設(shè)置在所述基礎(chǔ)底座上，Y直線電機(jī)動(dòng)子、Y直線電機(jī)定子、Y動(dòng)子安裝板設(shè)置在所述Y工作臺(tái)底座上，Y交叉滾子導(dǎo)軌設(shè)置在所述Y動(dòng)子安裝板上，Y標(biāo)尺光柵設(shè)置在Y工作臺(tái)底座上，Y光柵尺讀數(shù)頭安裝在Y動(dòng)子安裝板上。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，X工作臺(tái)動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括擋塊、X工作臺(tái)底座、X直線電機(jī)動(dòng)子、X直線電機(jī)定子、χ交叉滾子導(dǎo)軌、χ動(dòng)子安裝板、χ標(biāo)尺光柵、χ讀頭支架及光柵尺讀數(shù)頭、X移動(dòng)布線支架，所述X工作臺(tái)底座設(shè)置在所述基礎(chǔ)底座上，X直線電機(jī)動(dòng)子、χ 直線電機(jī)定子、X動(dòng)子安裝板設(shè)置在所述X工作臺(tái)底座上，X交叉滾子導(dǎo)軌設(shè)置在所述X動(dòng)子安裝板上，X標(biāo)尺光柵安裝在X工作臺(tái)底座上，χ光柵尺讀數(shù)頭安裝在X動(dòng)子安裝板上Y 工作臺(tái)包括Y工作臺(tái)底座、Y直線電機(jī)動(dòng)子、Y直線電機(jī)定子、Y動(dòng)子安裝板、Y工作臺(tái)頂板、 Y固定布線支架、Y移動(dòng)布線支架，所述Y工作臺(tái)底座、Y直線電機(jī)動(dòng)子、Y直線電機(jī)定子、Y 動(dòng)子安裝板設(shè)置在所述基礎(chǔ)底座上，所述Y工作臺(tái)頂板設(shè)置在所述Y工作臺(tái)底座上。本實(shí)用新型的有益效果是本方案中的工作臺(tái)通過優(yōu)化的機(jī)構(gòu)和精確地載荷計(jì)算，能夠使XY工作臺(tái)的速度和穩(wěn)定性得到大幅度的提升。由于X向、Y向工作臺(tái)采用了分散式的結(jié)構(gòu)，使工作臺(tái)底座的重量分散了在安裝底座上，減少了運(yùn)動(dòng)部分的重量，減少了驅(qū)動(dòng)的載荷，相應(yīng)的也減少了其運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性。直線電機(jī)采用水平安裝方式，降低了組件的高度，相應(yīng)的降低了組件的重心，同時(shí)也減少了異物落入馬達(dá)內(nèi)部造成損壞的幾率。采用交叉滾子導(dǎo)軌作為整個(gè)工作臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向元件，保證了運(yùn)動(dòng)軌跡的高精度。分散式的X向、Y向工作臺(tái)，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及直線交叉滾子導(dǎo)軌的組合應(yīng)用，從而使整個(gè)XY工作臺(tái)擁有了低載荷低慣性高速度的特性。擋塊是由彈性材料制成，對運(yùn)動(dòng)部位起防護(hù)作用，避免運(yùn)動(dòng)失控時(shí)產(chǎn)生的硬性撞擊及由此造成的零件損壞。
圖1是本實(shí)用新型一種低載荷的高速XY工作臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是演示交叉滾子導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)及安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型一種低載荷的高速XY工作臺(tái)的另一角度的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是頂板連接機(jī)構(gòu)示意圖；圖5是頂板連接機(jī)構(gòu)另一視角結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各部件名稱如下導(dǎo)向器安裝板101、滾針凸輪導(dǎo)向器102、導(dǎo)向軌道103、導(dǎo)向器調(diào)節(jié)塊104、基礎(chǔ)底座201、Y工作臺(tái)底座1、Y直線電機(jī)動(dòng)子2、Y直線電機(jī)定子3、Y交叉滾子導(dǎo)軌4、Y動(dòng)子安裝板5、Y工作臺(tái)頂板6、工作臺(tái)頂面202 (工作臺(tái)頂面是Y工作臺(tái)頂板6的一個(gè)面，安裝各種執(zhí)行機(jī)構(gòu))、Y光柵尺7、Y讀頭支架及光柵尺讀頭8、擋塊9、Y固定布線支架10、Y移動(dòng)布線支架11、X工作臺(tái)底座21、X直線電機(jī)動(dòng)子22、X直線電機(jī)定子23、X交叉滾子導(dǎo)軌 24、X動(dòng)子安裝板25、X光柵尺26、X讀頭支架及光柵尺讀頭27、X移動(dòng)布線支架30。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明及具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型包括Y工作臺(tái)、X工作臺(tái)、頂板連接機(jī)構(gòu)三部分，采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)。Y工作臺(tái)包括Y工作臺(tái)底座1、Y直線電機(jī)動(dòng)子2、Υ直線電機(jī)定子3、Υ交叉滾子導(dǎo)軌4、Y動(dòng)子安裝板5、Y工作臺(tái)頂板6、Y光柵尺7、Y讀頭支架及光柵尺讀頭8、擋塊9、Y固定布線支架10、Y移動(dòng)布線支架11。X工作臺(tái)動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括X工作臺(tái)底座21、X直線電機(jī)動(dòng)子22，X直線電機(jī)定子23、 X交叉滾子導(dǎo)軌M、x動(dòng)子安裝板25、x光柵尺^KX讀頭支架及光柵尺讀頭27、X擋塊28、 X移動(dòng)布線支架30。頂板連接機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向器安裝板101、滾針凸輪導(dǎo)向器102、導(dǎo)向軌道103、導(dǎo)向器調(diào)節(jié)塊104。頂板連接機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向器安裝板101 —端固定在Y工作臺(tái)上，另一端安裝有滾針凸輪導(dǎo)向器102。導(dǎo)向軌道103固定在X工作臺(tái)上。通過調(diào)整滾針凸輪導(dǎo)向器102的位置，兩組滾針凸輪導(dǎo)向器102與導(dǎo)向軌道103的兩側(cè)面達(dá)到零間隙的配合。導(dǎo)向軌道是一個(gè)具有高硬度高剛性高精度的零件，能夠保證X向運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的變形非常低，以致可以忽略，也保證滾針凸輪導(dǎo)向器102在Y向運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠始終與其緊密接觸。由于X向、Y向工作臺(tái)采用了分散式的結(jié)構(gòu)，使工作臺(tái)底座的重量分散了在安裝底座上，減少了運(yùn)動(dòng)部分的重量，減少了驅(qū)動(dòng)的載荷，相應(yīng)的也減少了其運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性。直線電機(jī)采用水平安裝方式，降低了組件的高度，相應(yīng)的降低了組件的重心，同時(shí)也減少了異物落入馬達(dá)內(nèi)部造成損壞的幾率。采用交叉滾子導(dǎo)軌作為整個(gè)工作臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向元件，保證了運(yùn)動(dòng)軌跡的高精度。交叉滾子導(dǎo)軌是由四根具有V型滾道的導(dǎo)軌、滾子保持架、圓柱滾子等組成，相互交叉排列的圓柱滾子在經(jīng)過精密磨削的V型滾道面上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可承受各個(gè)方向的載荷，實(shí)現(xiàn)高精度、平穩(wěn)的直線運(yùn)動(dòng)。擋塊是由彈性材料制成，對運(yùn)動(dòng)部位起防護(hù)作用，避免運(yùn)動(dòng)失控時(shí)產(chǎn)生的硬性撞擊及由此造成的零件損壞。光柵尺位移傳感器，是利用光柵的光學(xué)原理工作的測量反饋裝置。光柵尺位移傳感器包括標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分。標(biāo)尺光柵一般固定在機(jī)床活動(dòng)部件上，光柵讀數(shù)頭裝在機(jī)床固定部件上，指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。本實(shí)用新型中，是標(biāo)尺光柵安裝在固定的底座上，即工作臺(tái)底座，也就是Χ、γ標(biāo)尺光柵分別安裝在Χ、γ工作臺(tái)底座上。光柵尺讀數(shù)頭安裝在移動(dòng)的零件(動(dòng)子安裝板)上，也就是χ、γ光柵尺讀數(shù)頭分別安裝在x、Y動(dòng)子安裝板上。分散式的X向、Y向工作臺(tái)，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及直線交叉滾子導(dǎo)軌的組合應(yīng)用，從而使整個(gè)XY工作臺(tái)擁有了低載荷低慣性高速度的特性。運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)Y向運(yùn)動(dòng)時(shí)，Y直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)Y工作臺(tái)及頂板連接機(jī)構(gòu)，此時(shí)頂板連接機(jī)構(gòu)上的滾針凸輪導(dǎo)向器102與導(dǎo)向軌道103產(chǎn)生滑動(dòng)，X工作臺(tái)不產(chǎn)生任何位移。工作臺(tái)X向運(yùn)動(dòng)時(shí)，X直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)X工作臺(tái)及頂板連接機(jī)構(gòu)，頂板連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)頂板，從而帶動(dòng)工作臺(tái)上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。X、Y向的運(yùn)動(dòng)亦可通過程序控制實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的組合。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，包括Y工作臺(tái)、X工作臺(tái)、基礎(chǔ)底座，其特征在于還包括頂板連接機(jī)構(gòu)，頂板連接機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向器安裝板(101)、兩組滾針凸輪導(dǎo)向器(102)、 導(dǎo)向軌道(103)，所述導(dǎo)向器安裝板(101) —端固定在Y工作臺(tái)上，另一端設(shè)置所述滾針凸輪導(dǎo)向器(102)，所述導(dǎo)向軌道(103)固定在X工作臺(tái)上，所述兩組滾針凸輪導(dǎo)向器(102) 分別與所述導(dǎo)向軌道(103)的兩側(cè)面零間隙配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，其特征在于還包括調(diào)整滾針凸輪導(dǎo)向器(102)位置的導(dǎo)向器調(diào)節(jié)塊(104)，所述導(dǎo)向器調(diào)節(jié)塊(104)設(shè)置在所述導(dǎo)向器安裝板(101)和兩組滾針凸輪導(dǎo)向器(10 之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，其特征在于每組滾針凸輪導(dǎo)向器(10 包括兩個(gè)滾針凸輪導(dǎo)向器(102)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，其特征在于所述Y工作臺(tái)和所述X工作臺(tái)由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，其特征在于驅(qū)動(dòng)Y工作臺(tái)和驅(qū)動(dòng)X工作臺(tái)的直線電機(jī)分別直接設(shè)置在所述基礎(chǔ)底座上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，其特征在于還包括交叉滾子導(dǎo)軌，所述交叉滾子導(dǎo)軌設(shè)置在X、Y工作臺(tái)兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，其特征在于還包括由彈性材料制成的擋塊，所述擋塊位于X、Y工作臺(tái)允許運(yùn)動(dòng)的最大位移處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，其特征在于還包括X、Y光柵尺位移傳感器，所述光柵尺位移傳感器包括標(biāo)尺光柵和光柵尺讀數(shù)頭，X、Y標(biāo)尺光柵分別安裝在X、Y工作臺(tái)底座上，X、Y光柵尺讀數(shù)頭分別安裝在X、Y動(dòng)子安裝板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，其特征在于Υ工作臺(tái)包括Y 工作臺(tái)底座(1)、γ直線電機(jī)動(dòng)子0)、γ直線電機(jī)定子(3)、γ交叉滾子導(dǎo)軌G)、Y動(dòng)子安裝板(5)、Y工作臺(tái)頂板(6)、Υ標(biāo)尺光柵(7)、Y讀頭支架及光柵尺讀數(shù)頭(8)、擋塊、Y固定布線支架(10)、Υ移動(dòng)布線支架(11)，所述Y工作臺(tái)底座(1)設(shè)置在所述基礎(chǔ)底座上，Y直線電機(jī)動(dòng)子0)、Υ直線電機(jī)定子(3)、Υ動(dòng)子安裝板(5)設(shè)置在所述Y工作臺(tái)底座⑴上， Y交叉滾子導(dǎo)軌(4)設(shè)置在所述Y動(dòng)子安裝板( 上，Y標(biāo)尺光柵(7)設(shè)置在Y工作臺(tái)底座 (1)上，Y光柵尺讀數(shù)頭(8)安裝在Y動(dòng)子安裝板(5)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，其特征在于x工作臺(tái)動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括擋塊、X工作臺(tái)底座、x直線電機(jī)動(dòng)子02)、X直線電機(jī)定子03)、X交叉滾子導(dǎo)軌04)、X動(dòng)子安裝板0幻、X標(biāo)尺光柵06)、X讀頭支架及光柵尺讀數(shù)頭07)、X移動(dòng)布線支架(30)，所述X工作臺(tái)底座(21)設(shè)置在所述基礎(chǔ)底座上，X直線電機(jī)動(dòng)子02)、X直線電機(jī)定子03)、Χ動(dòng)子安裝板05)設(shè)置在所述X工作臺(tái)底座上，X交叉滾子導(dǎo)軌04) 設(shè)置在所述X動(dòng)子安裝板05)上，X標(biāo)尺光柵06)安裝在X工作臺(tái)底座上，X光柵尺讀數(shù)頭以力安裝在X動(dòng)子安裝板05)上。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種低載荷的高速XY工作臺(tái)，包括Y工作臺(tái)、X工作臺(tái)、基礎(chǔ)底座，還包括頂板連接機(jī)構(gòu)，頂板連接機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向器安裝板、兩組滾針凸輪導(dǎo)向器、導(dǎo)向軌道，所述導(dǎo)向器安裝板一端固定在Y工作臺(tái)上，另一端設(shè)置所述滾針凸輪導(dǎo)向器，所述導(dǎo)向軌道固定在X工作臺(tái)上，所述兩組滾針凸輪導(dǎo)向器分別與所述導(dǎo)向軌道的兩側(cè)面零間隙配合。本實(shí)用新型的工作臺(tái)通過優(yōu)化的機(jī)構(gòu)和精確地載荷計(jì)算，能夠使XY工作臺(tái)的速度和穩(wěn)定性得到大幅度的提升。由于X向、Y向工作臺(tái)采用了分散式的結(jié)構(gòu)，使工作臺(tái)底座的重量分散了在安裝底座上，減少了運(yùn)動(dòng)部分的重量，減少了驅(qū)動(dòng)的載荷，相應(yīng)的也減少了其運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性。
文檔編號(hào)B23Q1/44GK202028928SQ201020672080
公開日2011年11月9日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者葉江濤, 李偉, 蔣超, 高云峰 申請人:深圳市大族光電設(shè)備有限公司, 深圳市大族數(shù)控科技有限公司, 深圳市大族激光科技股份有限公司