[实用新型]多轴精密联动进给设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种多轴联动精密设备，特别用于先进制造领域的进给设备。

背景技术

多轴精密联动设备先进性程度直接反映了国家制造业的发展现状。目前大多机械制造机械系统中的常见的联动设备，如多轴升降或滑动平台，均采用丝杠直接驱动，运动轴直接套装在导轨上。这种驱动形式下，丝杠作为升降平台的进给部件，虽然能够实现将回转运动转为直线运动，但丝杠的安装固定不易实现；电机驱动和丝杠组成的整体进给系统由于缺少反馈信息而使得定位精度难以保证，尤其对于多轴联动要求的精密制造设备，其制造生产出的产品精度远不能达到预定的要求。

对于精密微电子设备中联动控制升降平台的功能实现也有使用气悬浮技术的(李水进，基于进给伺服电流的铣削力间接测量与恒进给力加工控制技术研究[D].武汉：华中科技大学机械科学与工程学院博士学位论文，2001年)，但是这种技术要求的升降平台制造加工难度大、成本高；并且不能够进行主动的对进给位移的反馈和控制。对于联动升降平台的研究，专利“精密多功能升降平台”(公开号：CN101012048A)提出了一种微电子设备等精密机械用升降平台，通过力传感器监测平台压力情况；但其仅限于监测承载情况，而对升降过程中最重要的位置定位不能进行监测及控制。此外，对于精密的多轴联动设备，有必要对其进行误差分析，以确保整个设备的误差满足设计要求，同时也为误差补偿技术提供必要技术指标。

发明内容

为了克服现有技术精度不高或者加工难度大、成本高的不足，本发明提供一种多轴精密联动设备，解决了产品快速成型，尤其三维打印快速成型中设备中的多轴进给位移精度不高、难以控制的缺点，同时通过光栅尺的参数反馈，进一步保证多轴联动设备的运动精度；通过引入独立的Z轴微动调节，有利于提高在小范围内获得的较高的定位精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括两个独立互不干涉的升降轴，两个升降轴均垂直固定在固定支架上，每个升降轴均包括工作台、工作台支架、丝杠、可升降滑台和V型导轨，伺服电机通过刚性连轴器与丝杠连接，丝杠上安装有可升降滑台，可升降滑台被限定于V型导轨(横截面为V字型)中，可实现其沿垂直方向的联动进给运动，可升降滑台与工作台支架固连，工作台支架顶端安装有工作台，用于加工工件的定位。作为对进给位移的控制和反馈，在两个升降轴的一侧均安装有光栅尺，光栅尺的读数将反馈给运动控制器，由运动控制器发出运动命令控制伺服电机运动动作；从而形成控制程序预设位移量和光栅读数进行对比的闭环控制系统。在工作平台的正上方设置有龙门型X-Y十字滑台，固定在固定支架上，该十字滑台垂直于工作台面，距离工作台面10～20mm，与升降轴形成互相垂直的空间关系。X-Y十字滑台上的纵向和横向运动轴分别通过同步皮带轮和伺服电机相连接，由伺服电机带动，可做纵向和横向联动运动。在X-Y十字滑台的定位块上安装有可沿垂直方向移动的独立小型升降轴，该独立小型升降轴的下端固定加工工具，其运动范围为10～20mm，用来手动调整加工工件和加工工具之间的距离，同时该独立小型升降轴可绕X-Y十字滑台的定位块垂直方向中心线做360°旋转运动，便于调节加工工件和加工工具的空间位置。

在所述的V型导轨与可升降滑台之间配有直线导轨滚珠，滚珠通过保持架安装在V型导轨的凹槽中，装配过程中对滚珠进行预紧处理，以保证可升降滑台的运行平稳和进给精度。

所述两个升降轴的间距为125％的加工工件水平长度，加工工件的截面面积不大于80％的工作台面积。

本发明的有益效果是：克服现有技术精度不高或者加工难度大、成本高的不足，本发明提供一种多轴精密联动设备，解决了精密设备多轴进给位移精度不高、难以控制的缺点，同时通过光栅尺的参数反馈，进一步保证多轴联动设备的运动精度的监测和补偿；通过引入独立的Z轴微动调节，有利于提高加工工件和加工工具之间的定位精度。本发明设备特别用于先进制造领域的进给设备，尤其可用于作为三维打印机、激光打印机等精密设备，将应用于机械产品快速成型、生物制药、模具生产等领域。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明所述的升降轴及工作平台的剖视图；

图4是本发明所述X-Y十字滑台主视图。