專利名稱：一種xyz空間定位裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于精密定位的技術領域，尤其涉及一種XYZ空間定位裝置。
背景技術：
隨著機械技術的發(fā)展，控制水平的提高，空間定位技術已成為不少領域的需求。一個定位裝置在定位過程中有兩個重要指標，即可控性指標、定位空間尺度指標。目前，大部分的定位裝置只具有XY軸兩個自由度，Z軸的定位是另外一個獨立的裝置，因此只能實現(xiàn)平面內(nèi)的定位，而無法實現(xiàn)三維空間內(nèi)的定位。這種定位裝置在機械加工等領域中比較適用，但是在對于跟蹤等領域則無法滿足要求?，F(xiàn)在，國內(nèi)外也已經(jīng)研發(fā)了多款三自由度的定位裝置，但是這些定位裝置在各具特點的同時都存在一些不足，例如，部分定位裝置可定位空間小，影響其工作范圍，控制的實時性和穩(wěn)定性低，影響機構(gòu)的動態(tài)性能，裝置機構(gòu)設計不夠合理，短時間運行后出現(xiàn)磨損，影響定位的精度。于2008年9月10日授權(quán)公告的CN201111957Y中國實用新型專利就公開了一種“三軸運動平臺”，該專利前案雖然可以實現(xiàn)三軸定位，但是X軸運動系統(tǒng)是橫跨在兩個Y軸運動系統(tǒng)之間的，這樣要令兩個Y軸運動系統(tǒng)同步移動很難保證，因此很難保證精確的定位。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種具有較大定位空間，結(jié)構(gòu)設計簡單，動態(tài)性能良好的XYZ三維空間定位裝置。為解決上述技術問題，本實用新型的技術解決方案是:一種XYZ空間定位裝置，包括XYZ三維運動平臺及用以控制運動平臺動作的運動控制系統(tǒng)；所述的XYZ三維運動平臺包括底座、固定于底座上的X軸運動機構(gòu)、安裝于X軸運動機構(gòu)之上的Y軸運動機構(gòu)及安裝于Y軸運動機構(gòu)之上的Z軸運動機構(gòu)，而XYZ三軸運動機構(gòu)分別包括軸移動組件及軸滑動組件，且三者呈笛卡爾空間坐標結(jié)構(gòu)設置。所述的軸移動組件包括基座、安裝在基座上的絲杠、與絲杠配合的內(nèi)嵌滾珠組件以及可帶動絲杠轉(zhuǎn)動的伺服電機。所述的絲杠兩端各設置有一個限位開關。所述的伺服電機為帶編碼器和減速器的直流伺服電機或者為單獨帶編碼器的直流伺服電機，并采用閉環(huán)控制。所述的軸滑動組件包括安裝在所述基座上的兩根導軌及與導軌配合的導軌滑動組件，該導軌滑動組件與所述內(nèi)嵌滾珠組件固定連接。所述的導軌滑動組件上固定有一支撐組件。所述的基座為中空設計，其包括底板及前后兩側(cè)板，所述的絲杠連同內(nèi)嵌滾珠組件置于兩側(cè)板內(nèi)中間，所述的兩根導軌平行置于該絲杠的兩側(cè)。[0015]所述的兩個側(cè)板之上設置有一防塵蓋。所述XYZ三軸運動機構(gòu)還包括設置在所述軸移動組件一側(cè)的光柵尺及設置在所述軸滑動組件上的光柵尺探頭，該光柵尺探頭置于光柵尺上。所述的Z軸滑動組件上設有可實現(xiàn)空間位置指示的指針。采用上述方案后，本實用新型具有下述優(yōu)點:1.由于XYZ三軸運動機構(gòu)采取笛卡爾空間坐標結(jié)構(gòu)，不但結(jié)構(gòu)簡單、空間運動軌跡清晰，且增加了定位裝置的可操作性，可以使裝置結(jié)構(gòu)滿足運動學要求；2.由于絲杠和內(nèi)嵌滾珠組件采用了內(nèi)嵌滾珠設計，滿足了運動時的高精度和急停時的聞穩(wěn)定性；3.由于采用帶增量編碼器和減速器的直流伺服電機閉環(huán)控制，控制實時性好，控制精度高，可通過程序?qū)崿F(xiàn)電機實時調(diào)速，從而調(diào)節(jié)各個軸的運動速度和加速度，定位效果
更佳逼真。本實用新型不僅定位精度高，而且整個裝置可操作度、靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性都得到很大改善，使運動趨于連續(xù)、平滑、無沖擊、無阻滯，從而實現(xiàn)高精度實時定位。

圖1是本實用新型的立體結(jié)構(gòu)總體視圖；圖2是本實用新型軸移動組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型軸滑動組件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳述。本實用新型所揭示的是一種XYZ空間定位裝置，如圖1所示，為本實用新型的較佳實施例。所述的XYZ空間定位裝置包括XYZ三維運動平臺及用以控制運動平臺動作的運動控制系統(tǒng)。其中:所述的XYZ三維運動平臺包括底座1、固定于底座I上的X軸運動機構(gòu)2、安裝于X軸運動機構(gòu)2之上的Y軸運動機構(gòu)3及安裝于Y軸運動機構(gòu)3之上的Z軸運動機構(gòu)4，而X、Y、Z三軸運動機構(gòu)2、3、4分別包括軸移動組件及軸滑動組件，且XYZ三軸運動機構(gòu)呈笛卡爾空間坐標結(jié)構(gòu)。即:X軸移動組件固定于底座I上，X軸移動組件通過X軸滑動組件與Y軸移動組件垂直相接觸，X軸滑動組件連同Y軸移動組件可以在X軸移動組件上做矢量滑動，X軸滑動組件初始位置置于X軸移動組件的中點處。Z軸運動機構(gòu)4垂直于XY軸運動機構(gòu)的平面，并通過Y軸滑動組件與Y軸移動組件垂直連接，Z軸運動機構(gòu)4連同Y軸滑動組件的初始位置置于Y軸移動組件的中心。Z軸移動組件上安裝有Z軸滑動組件，該Z軸滑動組件上可以設置一用以空間位置指示的指針5或者其他需要定位或移動的物件，該指針5可以通過永久磁鐵垂直置于Z軸滑動組件上。上述X、Y、Z三軸運動機構(gòu)2、3、4的結(jié)構(gòu)相同，都包括軸移動組件及軸滑動組件。以下對各軸結(jié)構(gòu)統(tǒng)一說明。所述的軸移動組件6如圖2所示，其包括基座61、安裝在基座61上的絲杠62、與絲杠62配合的內(nèi)嵌滾珠組件63以及可帶動絲杠62轉(zhuǎn)動的伺服電機64。另外，所述的絲杠62兩端可以各設置一限位開關65，用以限制內(nèi)嵌滾珠組件63的極限移動位置。所述的基座61可以采用中空設計，即包括底板611及前后兩側(cè)板612，兩個側(cè)板612之上可再設置一防塵蓋613 ;所述的絲杠62連同內(nèi)嵌滾珠組件63置于兩側(cè)板612內(nèi)中間。所述的伺服電機64可以為帶編碼器66和減速器的直流伺服電機，或者為單獨帶編碼器66的直流伺服電機，并采用閉環(huán)控制。所述的軸滑動組件7如圖3所示，其包括安裝在上述基座61上的兩根導軌71及與導軌71配合的導軌滑動組件72，該導軌滑動組件72與所述內(nèi)嵌滾珠組件63固定連接，并同時可與安裝在其上的另一軸移動組件6的基座61相連，或者用于固定所述的指針5。為了方便另一基座或者所述指針5的固定，可以在所述的導軌滑動組件72上再固定一支撐組件73，通過該支撐組件73固定所述的指針5及另一個基座61。另外，所述的兩根導軌71可以平行置于所述絲杠62的兩側(cè)，以增加移動的平穩(wěn)性。為了提高運動機構(gòu)的定位精度，還可以在所述的X、Y、Z三軸運動機構(gòu)2、3、4上設置測量裝置，該測量裝置包括設置在所述軸移動組件6 —側(cè)的光柵尺81及設置在所述軸滑動組件7上的光柵尺探頭82，該光柵尺探頭82置于光柵尺81上，而該光柵尺81可以為微米極光柵尺。本實施例，所述的光柵尺81位于所述基座61的外側(cè)，所述光柵尺探頭82設置在所述導軌滑動組件72上。運動控制系統(tǒng)(圖中未示出)用以控制各軸運動機構(gòu)的伺服電機64動作，進而帶動所述絲杠62轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)對XYZ三維運動平臺的定位控制，并通過該運動控制系統(tǒng)控制X、Y、Z三軸協(xié)調(diào)運動可實現(xiàn)空間定位，使所述指針5可以準確指示定位位置。由于每一軸運動均是矢量運動，三軸聯(lián)合運動即準確實現(xiàn)空間矢量定位。以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型實施的范圍。故但凡依本實用新型的權(quán)利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應屬于本實用新型專利涵蓋的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種XYZ空間定位裝置，包括XYZ三維運動平臺及用以控制運動平臺動作的運動控制系統(tǒng)；其特征在于:所述的XYZ三維運動平臺包括底座、固定于底座上的X軸運動機構(gòu)、安裝于X軸運動機構(gòu)之上的Y軸運動機構(gòu)及安裝于Y軸運動機構(gòu)之上的Z軸運動機構(gòu)，而XYZ三軸運動機構(gòu)分別包括軸移動組件及軸滑動組件，且三者呈笛卡爾空間坐標結(jié)構(gòu)設置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種XYZ空間定位裝置，其特征在于:所述的軸移動組件包括基座、安裝在基座上的絲杠、與絲杠配合的內(nèi)嵌滾珠組件以及可帶動絲杠轉(zhuǎn)動的伺服電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種XYZ空間定位裝置，其特征在于:所述的絲杠兩端各設置有一個限位開關。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種XYZ空間定位裝置，其特征在于:所述的伺服電機為帶編碼器和減速器的直流伺服電機或者為單獨帶編碼器的直流伺服電機，并采用閉環(huán)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4之一所述的一種XYZ空間定位裝置，其特征在于:所述的軸滑動組件包括安裝在所述基座上的兩根導軌及與導軌配合的導軌滑動組件，該導軌滑動組件與所述內(nèi)嵌滾珠組件固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種XYZ空間定位裝置，其特征在于:所述的導軌滑動組件上固定有一支撐組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種XYZ空間定位裝置，其特征在于:所述的基座為中空設計，其包括底板及前后兩側(cè)板，所述的絲杠連同內(nèi)嵌滾珠組件置于兩側(cè)板內(nèi)中間，所述的兩根導軌平行置于該絲杠的兩側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種XYZ空間定位裝置，其特征在于:所述的兩個側(cè)板之上設置有一防塵蓋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種XYZ空間定位裝置，其特征在于:所述XYZ三軸運動機構(gòu)還包括設置在所述軸移動組件一側(cè)的光柵尺及設置在所述軸滑動組件上的光柵尺探頭，該光柵尺探頭置于光柵尺上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種XYZ空間定位裝置，其特征在于:所述的Z軸滑動組件上設有可實現(xiàn)空間位置指示的指針。
專利摘要本實用新型公開了一種XYZ空間定位裝置，包括XYZ三維運動平臺及用以控制運動平臺動作的運動控制系統(tǒng)；所述的XYZ三維運動平臺包括底座、固定于底座上的X軸運動機構(gòu)、安裝于X軸運動機構(gòu)之上的Y軸運動機構(gòu)及安裝于Y軸運動機構(gòu)之上的Z軸運動機構(gòu)，而XYZ三軸運動機構(gòu)分別包括軸移動組件及軸滑動組件，且三者呈笛卡爾空間坐標結(jié)構(gòu)設置。這種笛卡爾空間坐標結(jié)構(gòu)，不但結(jié)構(gòu)簡單、空間運動軌跡清晰，且增加了定位裝置的可操作性，可以使裝置結(jié)構(gòu)滿足運動學要求。
文檔編號B23Q17/24GK202964020SQ20122062248
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者徐敏, 富巍, 周承仙, 周中偉 申請人:廈門理工學院