[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于輻射環(huán)境下的四自由度平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711368445.5
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108161854B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳英偉;張磊;程二亭;何江;李征;李雪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中天星控科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: B25H1/08
• 分類號: B25H1/08;B25H1/14;G01B7/02
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 冀學軍

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于輻射環(huán)境下的四自由度平臺，涉及防輻射領(lǐng)域；包括X軸位移軸，Y軸位移軸，Z軸位移軸，R軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及自適應(yīng)夾持機構(gòu)。X軸位移軸，Y軸位移軸和Z軸位移軸構(gòu)采用全密閉式結(jié)構(gòu)，端部及側(cè)面分別固定安裝有步進電機和LVDT，其中LVDT的測桿跟隨移動滑塊移動，從而測量各位移軸移動滑塊的實際坐標參數(shù)，并通過控制器與步進電機形成位置的閉環(huán)控制。R軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的前端固定連接自適應(yīng)夾持機構(gòu)；自適應(yīng)夾持機構(gòu)與R軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的輸出軸通過聯(lián)軸器進行連接，在步進電機驅(qū)動下自適應(yīng)夾持機構(gòu)進行周向旋轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明耐輻照能力更強，在精度及多適應(yīng)性方面均達到要求，可適應(yīng)于不同外形、不同尺寸規(guī)格工件的夾持，且夾持力矩可調(diào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及防輻射領(lǐng)域，具體是一種應(yīng)用于輻射環(huán)境下的四自由度平臺。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)有設(shè)備在對工件進行裝卡并進行定點的高精度移動操作時，普遍采用光柵尺配合電機做位置的閉環(huán)控制，如圖1所示，利用普通的光電開關(guān)做起始點限位，在存在電離輻射的環(huán)境下，光柵尺及光電開關(guān)比較容易損壞，從而影響設(shè)備的正常運行。

且現(xiàn)有設(shè)備針對不同尺寸規(guī)格的工件需準備多種規(guī)格的裝卡工裝，這樣造成成本的增加，工作效率下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，設(shè)計了一種通用的可自適應(yīng)不同規(guī)格尺寸工件的裝卡機構(gòu)，且選用LVDT(差動變壓位移傳感器)替代光柵尺配合電機做閉環(huán)控制，利用機械式限位開關(guān)替代光電開關(guān)進行行程限位從而減少設(shè)備電子元器件數(shù)量，增加其抗輻照能力，具體是一種應(yīng)用于輻射環(huán)境下的四自由度平臺。

所述的四自由度平臺包括：X軸位移軸，Y軸位移軸，Z軸位移軸，R軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及自適應(yīng)夾持機構(gòu)。

所述的X軸位移軸，Y軸位移軸和Z軸位移軸結(jié)構(gòu)相同，分別位于不同的水平層上，是三個直線位移軸；X軸位移軸位于最下方，通過移動滑塊垂直連接Y軸位移軸；Y軸位移軸通過移動滑塊連接Z軸位移軸；同時Z軸位移軸通過滑塊固定連接R軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；R軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)跟隨Z向滑塊在垂直方向上進行移動。

X軸位移軸，Y軸位移軸和Z軸位移軸構(gòu)采用全密閉式結(jié)構(gòu)，端部及側(cè)面分別固定安裝有步進電機和LVDT，其中LVDT的測桿跟隨移動滑塊移動，從而測量各位移軸移動滑塊的實際坐標參數(shù)，并通過控制器與步進電機形成位置的閉環(huán)控制。

每個步進電機驅(qū)動各自的直線位移軸，通過精密絲杠傳動使移動滑塊沿交叉滾子導軌進行直線運動；各向直線位移軸內(nèi)行程開始及結(jié)束位置均安裝有限位開關(guān)，起到行程限位保護的作用。

R軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的前端固定連接自適應(yīng)夾持機構(gòu)；自適應(yīng)夾持機構(gòu)與R軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的輸出軸通過聯(lián)軸器進行連接，在步進電機驅(qū)動下自適應(yīng)夾持機構(gòu)進行周向旋轉(zhuǎn)運動。

自適應(yīng)夾持機構(gòu)包括氣動夾持裝置，進/排氣管路和夾持手指；氣動夾持裝置由壓縮氣體進行驅(qū)動，壓縮氣體通過進/排氣管路進入到氣動夾持裝置內(nèi)部，驅(qū)動內(nèi)部活塞桿運動，最終使夾持手指開啟或閉合，完成對被夾持工件的松開或夾持功能。

同時，在R軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的前面板固定安裝原點開關(guān)及限位開關(guān)，對自適應(yīng)夾持機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度進行限位。

本發(fā)明的優(yōu)點及其有益效果在于：

1)、一種應(yīng)用于輻射環(huán)境下的四自由度平臺，采用LVDT實現(xiàn)對各位移軸的位置坐標監(jiān)測，相比于現(xiàn)有的光柵尺結(jié)構(gòu)更為簡單，且無光敏元件、電子芯片等元件，耐輻照能力更強。

2)、一種應(yīng)用于輻射環(huán)境下的四自由度平臺，相比于傳統(tǒng)的位移臺，該設(shè)備X向、Y向、Z向直線位移軸及R向旋轉(zhuǎn)軸均采用全密閉式結(jié)構(gòu)，可防止輻射粉塵的沾染，便于清理。

3)、一種應(yīng)用于輻射環(huán)境下的四自由度平臺，三個直線位移軸及R軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的限位開關(guān)均采用純機械式限位開關(guān)，相比于光電開關(guān)，其耐輻照能力更強，且各位移軸及旋轉(zhuǎn)軸均采用步進電機做為驅(qū)動，其耐輻照能力更優(yōu)與伺服電機。