CN108957674A - 五自由度运动平台支撑装置 - Google Patents

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姜俊霞
郑宇�
陈平安
张龙易
许镇全
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    • G—PHYSICS
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Abstract

五自由度运动平台支撑装置，属于机械设备技术领域，为解决现有的运动平台形式单一、承受载荷小和机构自由度低的问题，该装置第一导轨副、第二导轨副和滚珠丝杠副的滚珠丝杠两端通过第一轴承座和第二轴承座连接在底座上，支撑板安装在第一导轨副和第二导轨副的滑块上，同时与滚珠丝杠副的丝母相连接；所述下支撑座沿竖直方向固定在支撑板上，所述旋转平台固定在下支撑座上，所述上支撑座固定在旋转平台上，所述上支撑座上端与第一十字万向节固定连接，所述第一十字万向节另一端与翻转平台固定连接，翻转平台上端面有轴套，竖直平移台导向轴设置在翻转平台轴套内；本发明在提高了机构自由度的同时也大大提升了机构所能承受的载荷。

Description

五自由度运动平台支撑装置
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域，具体涉及一种五自由度运动平台支撑装置。
背景技术
在对大型光学元器件进行光路调试过程中，常需要将光学元器件在某些方向上进行位置调整，并将其旋转到某一特定角度。
中国专利公开号为“CN107791216A”，专利名称为“一种旋转平移装置”，该装置通过气缸驱动底板实现移动平台的水平运动，同时在移动平台上安装回转台，实现回转运动。但是该装置只能进行平移和旋转，无法实现台面在某一角度的倾斜且所能承受的载荷较小。
发明内容
本发明为解决现有的运动平台形式单一、承受载荷小和机构自由度低的问题，提供了一种五自由度运动平台支撑装置及方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
五自由度运动平台支撑装置，其特征是，该装置包括：底座、水平平移台、下支撑座、旋转平台、上支撑座、第一十字万向节、翻转平台和竖直位移台；所述水平平移台包括：第一导轨副、第二导轨副、滚珠丝杠副、支撑板、第一伺服电机、第一轴承座和第二轴承座；第一导轨副、第二导轨副和滚珠丝杠副的滚珠丝杠两端通过第一轴承座和第二轴承座连接在底座上，支撑板安装在第一导轨副和第二导轨副的滑块上，同时与滚珠丝杠副的丝母相连接；所述下支撑座沿竖直方向固定在支撑板上，所述旋转平台固定在下支撑座上，所述上支撑座固定在旋转平台上，所述上支撑座上端与第一十字万向节固定连接，所述第一十字万向节另一端与翻转平台固定连接，翻转平台上端面有轴套，竖直平移台导向轴设置在翻转平台轴套内。
本发明的有益效果是：
本发明通过设置水平平移台、旋转平台和竖直位移导向轴，提高了机构的自由度，使机构的调节更加灵活。通过使用电动缸推动十字构件单臂实现运动平台的翻转和俯仰，在提高了机构自由度的同时也大大提升了机构所能承受的载荷。
附图说明
图1为本发明的五自由度运动平台支撑装置的结构示意图。
图2为图1的正视图。
图3为本发明所述水平平移台和旋转平台结构示意图。
图4为本发明所述翻转平台结构示意图。
图5为本发明所述竖直位移台结构示意图。
图中：1、底座，2、水平平移台，2-1、第一导轨副，2-2、第二导轨副，2-3、滚珠丝杠副，2-4、支撑板，2-5、第一伺服电机，2-6、第一轴承座，2-7、第二轴承座，3、下支撑座，3-1、下支撑座法兰盘，3-2、下支撑座连接板，3-3、下支撑座连接柱，4、旋转平台，4-1、第二伺服电机，5、上支撑座，5-1、上支撑座第一支撑板，5-2、上支撑座第二支撑板，5-3、上支撑座连接柱，6、第一十字万向节，7、翻转平台，7-1、第二十字万向节，7-2、第三十字万向节，7-3、第四十字万向节，7-4、第五十字万向节，7-5、第一电动缸，7-6、第二电工缸，7-7、轴套，7-8、翻转平台十字形构件，8、竖直位移台，8-1、第三电动缸，8-2、第四电动缸，8-3、竖直位移台十字形构件，8-4、竖直位移台导向轴固定端，8-5、竖直位移台导向轴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，五自由度运动平台支撑装置包括：底座1、水平平移台2、下支撑座3、旋转平台4、上支撑座5、第一十字万向节6、翻转平台7和竖直位移台8。
所述水平平移台2包括：第一导轨副2-1、第二导轨副2-2、滚珠丝杠副2-3、支撑板2-4、第一伺服电机2-5、第一轴承座2-6、第二轴承座2-7。第一导轨副2-1、第二导轨副2-2和滚珠丝杠副2-3的滚珠丝杠两端通过第一轴承座2-6和第二轴承座2-7连接在底座1上，支撑板2-4安装在第一导轨副2-1和第二导轨副2-2的滑块上，同时与滚珠丝杠副2-3的丝母相连接。所述下支撑座3沿竖直方向固定在支撑板2-4上，所述旋转平台4固定在下支撑座3上，所述上支撑座5固定在旋转平台4上，所述上支撑座5上端与第一十字万向节6固定连接，所述第一十字万向节6另一端与翻转平台7固定连接，翻转平台7上端面有轴套，竖直平移台8导向轴设置在翻转平台7轴套内。
所述第一导轨副2-1和第二导轨副2-2选用THK-SNR系列，型号为SNR45-LCH-1-QZ。
所述滚珠丝杠副2-3为THK-BNK系列，型号为BNK-1208-2.6RG2+380LC7Y。
如图3所示，下支撑座3包含：法兰盘3-1、连接板3-2和连接柱3-3。法兰盘3-1下端连接到支撑板2-4上，上端固定连接在连接柱3-3上。连接板3-2与法兰盘3-1平行布置。连接板3-2的下端与连接柱3-3连接，上端与旋转平台4连接。
旋转平台4上端与上支撑座5的下端面连接，旋转平台4的旋转可以带动其上所有部件进行旋转。
所述旋转平台4选用北光新世纪MRS101型电控旋转台。
上支撑座5包括第一支撑板5-1、第二支撑板5-2和连接柱5-1；第一支撑板5-1、第二支撑板5-2沿水平面方向相互垂直焊接在连接柱5-1上。
如图4所示，翻转平台7包括：第二十字万向节7-1、第三十字万向节7-2、第四十字万向节7-3、第五十字万向节7-4、第一电动缸7-5、第二电动缸7-6、轴套7-7和第一十字形构件7-8。翻转平台7下端通过第一十字万向节6与上支撑座5连接。第二十字万向节7-1与第三十字万向节7-2分别连接在第一电动缸7-5两端，第二十字万向节7-1上端连接到第一十字形构件7-8的一条单臂上，第三十字万向节7-2下端连接到第一支撑板5-1上。同理，第四十字万向节7-3、第五十字万向节7-4和第二电工缸7-6以同样的安装方式安装在翻转平台7的与上支撑座5之间。
如图5所示，竖直位移台8包括：第三电动缸8-1、第四电动缸8-2、第二十字形构件8-3、导向轴固定端8-4和导向轴8-5。第三电动缸8-1和第四电动缸8-2缸体均连接到十字形构件7-8上，缸体推杆均连接第二十字形构件8-3上，使竖直位移台8可沿竖直方向移动。导向轴8-5固定安装在导向轴固定端8-4上，为竖直位移台8的运动提供导向。
具体工作过程
滚珠丝杠副2-3的丝杠一端与第一伺服电机2-5连接，电机旋转带动滚珠丝杠副2-3运动，使支撑板2-4沿导轨方向移动，由此带动安装在水平平移台2上的所有部件运动，实现运动平台在一个移动方向的自由度。
旋转平台4上的电动机转动带动旋转平台上端面旋转。使与之连接的上支撑座5绕其轴线方向转动，由此带动翻转平台7和竖直位移台8旋转，实现运动平台的一个旋转自由度。
第一电动缸7-5动作，推动与之相连的第一十字形构件7-8的一条单臂绕第一十字万向节6旋转。同理，第二电动缸7-6动作，推动与之相连的第一十字形构件7-8的另一条单臂绕第一十字万向节6旋转，实现运动平台的两个旋转自由度。
第三电动缸8-1和第四电动缸8-2同时动作，带动竖直位移台十字形构件8-3沿导向轴8-4轴线方向移动，实现运动平台在另一个移动方向的自由度。

Claims (5)

1.五自由度运动平台支撑装置，其特征是，该装置包括：底座(1)、水平平移台(2)、下支撑座(3)、旋转平台(4)、上支撑座(5)、第一十字万向节(6)、翻转平台(7)和竖直位移台(8)；
所述水平平移台(2)包括：第一导轨副(2-1)、第二导轨副(2-2)、滚珠丝杠副(2-3)、支撑板(2-4)、第一伺服电机(2-5)、第一轴承座(2-6)和第二轴承座(2-7)；第一导轨副(2-1)、第二导轨副(2-2)和滚珠丝杠副(2-3)的滚珠丝杠两端通过第一轴承座(2-6)和第二轴承座(2-7)连接在底座(1)上，支撑板(2-4)安装在第一导轨副(2-1)和第二导轨副(2-2)的滑块上，同时与滚珠丝杠副(2-3)的丝母相连接；
所述下支撑座(3)沿竖直方向固定在支撑板(2-4)上，所述旋转平台(4)固定在下支撑座(3)上，所述上支撑座(5)固定在旋转平台(4)上，所述上支撑座(5)上端与第一十字万向节(6)固定连接，所述第一十字万向节(6)另一端与翻转平台(7)固定连接，翻转平台(7)上端面有轴套，竖直平移台(8)导向轴设置在翻转平台(7)轴套内。
2.根据权利要求1所述的五自由度运动平台支撑装置，其特征在于，所述下支撑座(3)包含：法兰盘(3-1)、连接板(3-2)和连接柱(3-3)；法兰盘(3-1)下端连接到支撑板(2-4)上，上端固定连接在连接柱(3-3)上；连接板(3-2)与法兰盘(3-1)平行布置；连接板(3-2)的下端与连接柱(3-3)连接，上端与旋转平台(4)连接。
3.根据权利要求1所述的五自由度运动平台支撑装置，其特征在于，上支撑座(5)包括第一支撑板(5-1)、第二支撑板(5-2)和连接柱(5-1)；第一支撑板(5-1)和第二支撑板(5-2)沿水平面方向相互垂直焊接在连接柱(5-1)上。
4.根据权利要求3所述的五自由度运动平台支撑装置，其特征在于，翻转平台(7)包括：第二十字万向节(7-1)、第三十字万向节(7-2)、第四十字万向节(7-3)、第五十字万向节(7-4)、第一电动缸(7-5)、第二电动缸(7-6)、轴套(7-7)和第一十字形构件(7-8)；第二十字万向节(7-1)与第三十字万向节(7-2)分别连接在第一电动缸(7-5)两端，第二十字万向节(7-1)上端连接到第一十字形构件(7-8)的一条单臂上，第三十字万向节(7-2)下端连接到第一支撑板(5-1)上；同理，第四十字万向节(7-3)、第五十字万向节(7-4)和第二电工缸(7-6)以同样的安装方式安装在翻转平台(7)的与上支撑座(5)之间。
5.根据权利要求1所述的五自由度运动平台支撑装置，其特征在于，竖直位移台(8)包括第三电动缸(8-1)、第四电动缸(8-2)、第二十字形构件(8-3)、导向轴固定端(8-4)和导向轴(8-5)；第三电动缸(8-1)和第四电动缸(8-2)缸体均连接到十字形构件(7-8)上，缸体推杆均连接第二十字形构件(8-3)上，使竖直位移台(8)可沿竖直方向移动；导向轴(8-5)固定安装在导向轴固定端(8-4)上，为竖直位移台(8)的运动提供导向。
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