CN107322548A - 一种精密定位平台 - Google Patents

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靳兴来
张磊
华家栋
裴翔
王国成
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    • B25H1/00—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby
    • B25H1/14—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby with provision for adjusting the bench top
    • B25H1/16—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby with provision for adjusting the bench top in height
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种精密定位平台，包括平移***、数控***、升降***和吸合***；所述平移***由第一外架和第二外架组成，且第一、二外架之间通过滑块十字交叉连接在一起；升降***包含四个升降装置，即第一、二、三、四升降装置，第一、二升降装置分别设置在第一外架的两端上，第三、四升降装置分别设置在第二外架的两端上；吸合***包含四个吸合装置，及第一、二、三、四吸合装置，第一、二吸合装置分别设置在第一、二升降装置的下方，第三、四吸合装置分别设置在第三、四升降装置的下方；数控***设置在第二外架的机身上，用于控制平移、升降及吸合动作。该平台能实现大范围平面的精密定位，适合各类型的工件加工。

Description

一种精密定位平台
技术领域
本发明涉及一种适应于大尺寸零件加工的精密定位平台，属于机械制造技术领域。
背景技术
机械制造业在社会经济中占有举足轻重的地位，而加工行业作为机械制造业里面的重要组成部分，目前的发展却存在很多局限性。首先目前加工设备结构单一，可实现的功能比较少，而且会受到很多外在因素的制约，能够实现多种类别加工的机床价格较高。比如为了实现中小工件的平面加工，通常采用龙门型机床，并配合平面运动的底座，同时需要对工件进行搬运；其次机床不方便移动，特殊形状的工件难于加工；而加工大型工件时，又往往会受到设备行程的限制。
以激光切割机为例，首先第一点，选购设备时要考虑钢材市场所能提供材料的幅面是否适合，同时要考虑上下料是否方便；还要考虑技术改型后，现有机器工作台面是否还能继续适应后续要加工的材料要求。最重要的一点是，现有激光切割设备价格高昂，所以一次性购买的投入很大。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种精密定位平台，该平台能实现大范围平面的精密定位，适合各类型的工件加工。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，本发明公开了一种精密定位平台，包括平移***、数控***、升降***和吸合***；所述平移***由第一外架和第二外架组成，且第一、二外架之间通过滑块十字交叉连接在一起；
所述升降***包含四个升降装置，即第一、二、三、四升降装置所述第一、二升降装置分别设置在第一外架的两端上，第三、四升降装置分别设置在第二外架的两端上；
所述吸合***包含四个吸合装置，及第一、二、三、四吸合装置，所述第一、二吸合装置分别设置在第一、二升降装置的下方，所述第三、四吸合装置分别设置在第三、四升降装置的下方；
所述数控***设置在第二外架的机身上，用于控制平移、升降及吸合动作。
作为优选，所述第一外架包括第一伺服电机、第一机架、第一丝杠和第一滑轨；所述第一伺服电机设置在第一机架的端部，第一机架上设置有两个并列的第一滑轨，第一丝杠设置在两个第一滑轨之间；
所述第二外架为中空的框架结构，其包括第二伺服电机、第二机架、第二丝杠和第二滑轨；所述第二伺服电机设置在第二机架的端部，第二机架上并列设置有两个第二滑轨，第二丝杠设置在两个第二滑轨之间；
所述第一外架穿过第二外架，并通过滑块实现活动连接。
所述平移***由数控***控制，主要通过驱动第一、二伺服电机，从而控制第一、二丝杠的转动，由第一、二丝杆的转动带动各自外架的运动。运动的时候将第一外架的运动方向拟定为X轴方向，第二外架的运动方向拟定为Y轴方向，两个方向的行程范围分别为Dx和Dy。
作为优选，所述滑块包括滑块主体，所述滑块主体的正反面上各设置有四个滑槽和一个螺母，且正面上的滑槽和螺母与反面上的滑槽和螺母的投影方向以滑块的中心为旋转轴呈90°角。
作为优选，所述滑块主体正反面上的两个螺母分别套设在第一丝杆和第二丝杠上，其正反面上的四个滑槽分别与第一滑轨和第二滑轨相配合连接。
作为优选，还包括Z轴装置，所述Z轴装置上设置有激光切割头。
作为优选，所述第一、二、三、四升降装置采用气缸或电机传动机构提供动力，通过数控***的控制，可实现“上升”和“下降”两个动作。
作为优选，所述第一、二、三、四吸合装置采用电磁铁或者真空吸盘来实现，通过数控***控制可实现“吸合”和“放开”两个动作。
作为优选，所述第一、二伺服电机选用交流或者直流电机。
本发明定位平台的运动方式如下：当相应的升降装置“下降”，吸合装置“吸合”时，便可以使第一外架或第二外架中的一个在工作平台上固定死；当相应的升降装置“上升”，吸合装置“吸合”时，便可以使另一外架抬起，脱离与工作平台的接触。该外架便可以通过数控***发生运动，接着通过两个外架间互换角色，改变互相之间“固定在平面上”和“抬起运动”两个状态的间歇变化，可以实现平台在二维平面上任意方向的移动。
本发明的有益效果：(1)该精密定位平台结构简单、体积小、重量轻、可以方便搬运，且不受工作场所的限制，甚至根据需要可以将该精密定位平台固定在竖直的平面上，在线路触及范围内完成多种作业，这是其他用于加工的设备所无法完成的动作。
(2)该精密定位平台用于加工行业时，摆脱了传统加工设备庞大机身的限制，可以反其道而行，让设备游走在加工工件表面，而且被加工工件的幅面不会受任何限制。
(3)在能完成定位任务的同时，机身上还有很多可发挥区域可用于发挥；如可以装上机械手，用于实现对工件的抓取；也可以装上激光切割头，用于各种大型材料的切割，而且不受形状影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的各个部件明细结构示意图；
图3为本发明第一外架的结构示意图；
图4为本发明第二外架的结构示意图；、
图5为本发明滑块的结构示意图；
图6为本发明升降装置和吸合装置的布局图；
图7为本发明的使用状态图；
图8为本发明设备回原点后激光切割头的结构示意图。
图中：1.平移***，2.数控***，3.升降***，4.吸合***，5.第一外架，6.第二外架，7.第一升降装置，8.第二升降装置，9.第三升降装置，10.第四升降装置，11.第一吸合装置，12.第二吸合装置，13.第三吸合装置，14.第四吸合装置，15.第一伺服电机，16.第二伺服电机，17.第一机架，18.第二机架，19.第一丝杠，20.第二丝杠，21.第一滑轨，22.第二滑轨，23.滑块，24.滑槽，25.螺母，26.Z轴装置，27.激光切割头，28.滑块主体。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合实施例对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-图8所示，本发明公开了一种精密定位平台，包括平移***1、数控***2、升降***3和吸合***4；所述平移***1由第一外架5和第二外架6组成，且第一、二外架5和6之间通过滑块23十字交叉连接在一起；
所述升降***3包含四个升降装置，即第一、二、三、四升降装置7-10，所述第一、二升降装7和8分别设置在第一外架5的两端上，第三、四升降装置9和10分别设置在第二外架6的两端上；
所述吸合***4包含四个吸合装置，及第一、二、三、四吸合装置11-14，所述第一、二吸合装置11和12分别设置在第一、二升降装置7和8的下方，所述第三、四吸合装置13和14分别设置在第三、四升降装置9和10的下方；
所述数控***2设置在第二外架6的机身上，用于控制平移、升降及吸合动作。
所述第一外架5包括第一伺服电机15、第一机架17、第一丝杠19和第一滑轨21；所述第一伺服电机15设置在第一机架5的端部，第一机架5上设置有两个并列的第一滑轨21，第一丝杠19设置在两个第一滑轨21之间；
所述第二外架6为中空的框架结构，其包括第二伺服电机16、第二机架18、第二丝杠20和第二滑轨22；所述第二伺服电机16设置在第二机架18的端部，第二机架18上并列设置有两个第二滑轨22，第二丝杠20设置在两个第二滑轨22之间；所述第一外架5穿过第二外架6，并通过滑块23实现活动连接。
所述滑块23包括滑块主体28，所述滑块主体28的正反面上各设置有四个滑槽24和一个螺母25，且正面上的滑槽和螺母与反面上的滑槽和螺母的投影方向以滑块的中心为旋转轴呈90°角。
所述滑块主体28正反面上的两个螺母分别套设在第一丝杆19和第二丝杠20上，其正反面上的四个滑槽24分别与第一滑轨21和第二滑轨22相配合连接。
根据本发明内容所述的X轴方向行程为Dx，Y轴方向行程为Dy，该精密定位平台的主要功能在于实现精密定位上，主要包括X轴方向和Y方向的定位运动和联动运动。下文以激光切割头在本发明平台上安装后的运动轨迹为演示对象，从而来对平台的定位功能作更形象的解释说明。
定位运动：
首先将设备回原点，此时X轴Y轴均回到设定0位处，此时，即激光切割头位于如图8所示左下角处，此时坐标为(0,0)。
(1)设备向X轴正方向运动
首先升降装置7和升降装置8下降，吸合装置11和吸合装置12吸合，吸住加工平面，从而将外架5固定在加工平面上。同时，升降装置9和升降装置10处于升起状态，吸合装置13和吸合装置14处于放开状态，外架6悬空。此时，在这两个并列条件下，便可通过数控***驱动伺服电机，丝杆转动带动外架移动，实现Y轴向+x方向移动，从而可以实现激光头的+x方向移动。
(2)设备向X轴负方向运动
首先第三升降装置9和第四升降装置10下降，第三吸合装置13和第四吸合装置14吸合，吸住加工平面，从而将第二外架6固定在加工平面上。同时，第一升降装置7和第二升降装置8处于升起状态，第一吸合装置11和第二吸合装置12处于放开状态，第一外架5悬空。此时，在这两个并列条件下，便可通过数控***2驱动第一伺服电机，第一丝杆转动带动第一外架移动，实现X轴向-x方向移动。当X轴移动完行程Dx后，激光切割头并没有朝X轴负方向实现移动，需要完成另一个步骤，将第一升降装置7和第二升降装置8放下，吸合装置11和吸合装置12吸合，吸住加工平面，从而将第一外架5固定在加工平面上。同时，先将第三吸合装置13和第四吸合装置14放开，再将第三升降装置9和第四升降装置10上升，使第二外架6悬空。在如上条件下便可通过数控***驱动伺服电机，第二丝杆转动带动第二外架移动，实现Y轴向-x方向移动，从而可以实现激光头的-x方向移动。
(3)设备向Y轴正方向运动
首先第一升降装置7和第二升降装置8放下，第一吸合装置11和第二吸合装置12吸合，吸住加工平面，从而将第一外架5固定在加工平面上。同时，第三升降装置9和第四升降装置10处于升起状态，第三吸合装置13和第四吸合装置14处于放开状态，第二外架6悬空。此时，在这两个并列条件下，便可通过数控***驱动伺服电机，第二丝杆转动带动第二外架移动，实现Y轴向+Y方向移动，从而可以实现激光头的+Y方向移动。
(4)设备向Y轴负方向运动
首先第三升降装置9和第四吸合装置10放下，第三吸合装置13和第四吸合装置14吸合，吸住加工平面，从而将第二外架6固定在加工平面上。同时，第一升降装置7和第二升降装置8处于升起状态，第一吸合装置11和第二吸合装置12处于放开状态，第一外架5悬空。此时，在这两个并列条件下，便可通过数控***驱动伺服电机，丝杆转动带动外架移动，实现X轴向-y方向移动。当X轴移动完行程Dy后，激光切割头并没有朝y轴负方向实现移动，需要完成另一个步骤，将第一升降装置7和第二升降装置8放下，第一吸合装置11和第二吸合装置12吸合，吸住加工平面，从而将第一外架5固定在加工平面上。同时，先将第三吸合装置13和第四吸合装置14放开，再将第三升降装置9和第四吸合装置10上升，使第二外架6悬空。此时，在这两个并列条件下，便可通过数控***驱动伺服电机，丝杆转动带动外架移动，实现Y轴向-y方向移动，从而实现激光头的-y方向移动。
(5)联动运动：
当X轴运动到待加工区域前方合适位置时，此处(Dx)X(Dy)的面积范围都是Y轴可以触及的范围。此时，将第一升降装置7和第二升降装置8放下，第一吸合装置11和第二吸合装置12吸合，吸住加工平面，从而将第一外架5固定在加工平面上。同时，第三升降装置9和第四升降装置10处于升起状态，第一吸合装置13和第四吸合装置14处于放开状态，第二外架6悬空，Y轴可以自由移动。此时，便可通过数控***驱动伺服电机，丝杆转动带动外架移动，实现Y轴向+x，-x，+y和-y四个方向进行联动，从而实现激光切割头27在此区域内的切割动作。
该精密定位平台结构简单、体积小、重量轻、可以方便搬运，且不受工作场所的限制，甚至根据需要可以将该精密定位平台固定在竖直的平面上，在线路触及范围内完成多种作业，这是其他用于加工的设备所无法完成的动作。
该精密定位平台用于加工行业时，摆脱了传统加工设备庞大机身的限制，可以反其道而行，让设备游走在加工工件表面，而且被加工工件的幅面不会受任何限制。
在能完成定位任务的同时，机身上还有很多可发挥区域可用于发挥；如可以装上机械手，用于实现对工件的抓取；也可以装上激光切割头，用于各种大型材料的切割，而且不受形状影响。
所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种精密定位平台，其特征在于，包括平移***(1)、数控***(2)、升降***(3)和吸合***(4)；所述平移***(1)由第一外架(5)和第二外架(6)组成，且第一、二外架(5，6)之间通过滑块(23)十字交叉连接在一起；
所述升降***(3)包含四个升降装置，即第一、二、三、四升降装置(7，8，9，10)所述第一、二升降装置(7，8)分别设置在第一外架(5)的两端上，第三、四升降装置(9,10)分别设置在第二外架(6)的两端上；
所述吸合***(4)包含四个吸合装置，及第一、二、三、四吸合装置(11,12,13,14)，所述第一、二吸合装置(11,12)分别设置在第一、二升降装置(7，8)的下方，所述第三、四吸合装置(13,14)分别设置在第三、四升降装置(9,10)的下方；
所述数控***(2)设置在第二外架(6)的机身上，用于控制平移、升降及吸合动作。
2.根据权利要求1所述的精密定位平台，其特征在于，所述第一外架(5)包括第一伺服电机(15)、第一机架(17)、第一丝杠(19)和第一滑轨(21)；所述第一伺服电机(15)设置在第一机架(17)的端部，第一机架(17)上设置有两个并列的第一滑轨(21)，第一丝杠(19)设置在两个第一滑轨(21)之间；
所述第二外架(6)为中空的框架结构，其包括第二伺服电机(16)、第二机架(18)、第二丝杠(20)和第二滑轨(22)；所述第二伺服电机(16)设置在第二机架(18)的端部，第二机架(18)上并列设置有两个第二滑轨(22)，第二丝杠(20)设置在两个第二滑轨(22)之间；
所述第一外架(5)穿过第二外架(6)，并通过滑块(23)实现活动连接。
3.根据权利要求2所述的精密定位平台，其特征在于，所述滑块(23)包括滑块主体(28)，所述滑块主体(28)的正反面上各设置有四个滑槽(24)和一个螺母(25)，且正面上的滑槽(24)和螺母(25)与反面上的滑槽(24)和螺母(25)的投影方向以滑块(23)的中心为旋转轴呈90°角。
4.根据权利要求3所述的精密定位平台，其特征在于，所述滑块主体(28)正反面上的两个螺母(25)分别套设在第一丝杆(19)和第二丝杠(20)上，其正反面上的四个滑槽(24)分别与第一滑轨(21)和第二滑轨(22)相配合连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的精密定位平台，其特征在于，还包括Z轴装置(26)，所述Z轴装置(26)上设置有激光切割头(27)。
6.根据权利要求5所述的精密定位平台，其特征在于，所述第一、二、三、四升降装置(7，8，9，10)采用气缸或电机传动机构提供动力。
7.根据权利要求6所述的精密定位平台，其特征在于，所述第一、二、三、四吸合装置(11,12,13,14)采用电磁铁或者真空吸盘来控制。
8.根据权利要求7所述的精密定位平台，其特征在于，所述第一、二伺服电机(15,16)选用交流或者直流电机。
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