[發明專利]具有平衡裝置的大負載單端驅動移動平臺

有效

• 申請號: 201610231486.9
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105759389B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 陳明君;趙林杰;鄭萬國;袁曉東;廖然;廖威;王海軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊曉輝

技術領域

本發明涉及一種大負載單端驅動移動平臺。

背景技術

在大口徑曲面光學元件表面微缺陷檢測與激光修復系統中，采用垂直放置的二維大行程移動平臺，豎直(Y軸)方向的電機需帶動光學元件在豎直方向上做直線運動。Y軸所負載的零件包括光學元件、光學元件夾具、夾具承載框體以及相關附件。其中光學元件重量在1Kg～80Kg，夾具重7Kg，承載框體重40Kg，因此Y軸的總負載量在48Kg～127Kg。

在大口徑曲面光學元件修復設備中，雖然在該設備中采用雙端支撐，承載框體兩側分別安裝在兩根導軌上，但由于該設備中采用單側電機驅動，造成以下三個問題：1)單端驅動造成機構偏載，機構上升和下降的過程中，導軌和承載框體產生變形，未加負載端會產生較大的偏移，嚴重地影響設備的定位精度；2)偏載較大，電機長時間處在大電流工況下，嚴重地影響導軌和電機的使用壽命；3)由于機構偏載，若安裝誤差較大，導致整個元件框體卡死在兩側導軌之間，嚴重時造成設備損壞。

為解決大負載偏載的問題，現有以下兩種解決方案：一是采用雙電機驅動，但增加了一個電機會相應的增加成本，并且需要解決兩個電機不同步的現象；二是采用同步帶等機械結構，將單個電機的運動傳遞到兩側的導軌上，雖然有效地解決了兩側導軌運動同步問題，但因加入了機械傳動環節，精度控制難度增加，且結構較為復雜，占用空間大，造成設備龐大。

發明內容

本發明是為了解決現有單側驅動易造成機構偏載，上升和下降過程中機構形變不同，影響設備的運行精度或安裝過程中誤差過大，會導致元件卡死在兩側導軌之間，造成設備損壞的問題，提出了一種具有平衡裝置的大負載單端驅動移動平臺。

本發明所述的具有平衡裝置的大負載單端驅動移動平臺，它包括龍門架、Y軸運動單元、承載框體2和平衡裝置；

龍門架包括兩根立柱1、頂蓋13、龍門豎板15、龍門橫板14和龍門肋板10；

兩根立柱1和龍門橫板14構成龍門架結構，龍門橫板14的兩個長邊的上表面固定有兩塊龍門豎板15，所述龍門豎板15為梯形板，頂蓋13為下側開口的U型框，兩塊龍門豎板15、頂蓋13和龍門橫板14圍成密閉結構；

Y軸運動單元包括兩根Y軸運動導軌6和Y軸伺服電機7；

兩根Y軸運動導軌6分別固定在兩根立柱1的內側，兩根Y軸運動導軌6的內側均固定有導軌滑臺，Y軸伺服電機7帶動其中一根Y軸運動導軌6上下移動，承載框體2的左右兩個邊框均固定在兩根Y軸運動導軌6的導軌滑臺上；

平衡裝置包括兩個氣缸結構，每個氣缸結構均包括浮動接頭3、低摩擦力氣缸桿4、低摩擦力氣缸體5、氣缸鉸鏈軸9、雙耳環結構11和雙耳環座12；兩個氣缸結構的浮動接頭3的下端均固定在承載框體2的下邊框的上表面，且浮動接頭3的上端與低摩擦力氣缸桿4螺紋連接，低摩擦力氣缸桿4在低摩擦力氣缸體5內做活塞運動，低摩擦力氣缸體5頂端穿過龍門橫板14與雙耳環座12固定鏈接，雙耳環結構11安裝在龍門肋板10上，雙耳環結構11與雙耳環座12之間通過氣缸鉸鏈軸9鉸接，實現相對旋轉。

本發明在框體上對稱安裝兩根低摩擦系數氣缸，氣缸體一端與固定在運動框體上的浮動接頭相連接，另一端通過鉸鏈與龍門基體相連，并且雙氣缸并聯連接保證氣缸同步運動。可以在本發明所述的低摩擦力氣缸桿的供氣端安裝大流量精密調壓閥通過調節調壓閥的旋鈕，提供不同大小的氣壓，用于平衡相應的負載。設備工作時，框體在垂直方向上運動，這通過浮動接頭與框體相連的氣缸桿會隨著框體上下運動，為框體提供恒定而穩定的平衡力。為機構在垂直方向上運動過程中提供同步且恒定的平衡力，減輕電機負載，提高設備的運行精度。

附圖說明

圖1為本發明所述具有平衡裝置的大負載單端驅動移動平臺的結構示意圖；

圖2為平衡裝置頂端與龍門肋板連接部分結構示意圖；

圖3為現有大負載單端驅動移動平臺的驅動原理圖；

圖4為本發明所述具有平衡裝置的大負載單端驅動移動平臺原理圖；

圖5為承載框體上升過程中受力圖；

圖6為氣缸徑為40mm的單根氣缸的理論輸出力曲線圖；

圖7為氣缸直徑分別32mm、40mm和50mm時氣缸負載與速度曲線圖。

具體實施方式

具體實施方式一、結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述的具有平衡裝置的大負載單端驅動移動平臺，它包括龍門架、Y軸運動單元、承載框體2和平衡裝置；