三轴中空精密运动台的制作方法

1.本实用新型属于光学检测技术领域，涉及三轴中空精密运动台。


背景技术：

2.随着各个领域的快速发展，各个行业对精密加工、精密测量的需求越来越高。在光学检测中，直线运动平台得到广泛的应用，而随着这些行业的不断发展，对于直线运动平台的不同类型的要求也越来越多，不仅需要能够精确测量和精密加工的运动台，也需要能够在多个角度检测和探测物质的运动台。然而，目前检测用运动台多是不具有中空结构或者是中空结构过小，不能为较大尺寸的光学检测仪器提供足够的安装和检测空间，不能满足大负载、大的加速度及高精度等的要求，因此，本技术预提供一种这样的设置，使得能够为大尺寸工件的光学检测提供充足的安装和检测空间，并满足大负载和大加速度及高精度的要求。


技术实现要素：

3.本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
4.本实用新型还有一个目的是提供三轴中空精密运动台，本实用新型通过xyz方向的大中孔结构，能够为大尺寸工件的光学检测提供充足的安装和检测空间，并满足大负载和大加速度及高精度的要求。
5.为此，本实用新型提供的技术方案为：
6.三轴中空精密运动台，包括：
7.基座，其上设置有放待检测物质的区域，所述基座沿水平方向设置；
8.三轴运动平台，其设置在所述基座上，所述三轴运动平台包括可沿水平面内相互垂直的两个方向移动的xy轴运动平台和可沿竖直方向移动的z轴运动平台，其中，所述xy 轴运动平台和z轴运动平台上均设置有贯通孔，所述贯通孔均允许检测设备通过并到达所述放待检测物质的区域的上方。
9.优选的是，所述的三轴中空精密运动台，还包括：
10.xy轴组件，其沿水平方向设置在所述放待检测物质的区域的上方，所述xy轴组件构成所述xy轴运动平台，其在水平面内沿互相垂直的两个方向进行往复移动。
11.优选的是，所述的三轴中空精密运动台，还包括：
12.z轴组件，其沿竖直方向设置在所述放待检测物质的区域的一侧，所述z轴组件构成所述z轴运动平台，其沿竖直方向进行往复移动。
13.优选的是，所述的三轴中空精密运动台中，所述xy轴组件包括沿竖直方向由下而上设置的底层组件、中层组件和上层组件的三片式结构，各层结构之间通过滑块和滑轨进行滑动连接，所述中层组件相对于所述底层组件在第一方向上进行往复直线移动，所述上层组件相对于所述中层组件在第二方向上进行往复直线移动，且所述第一方向与所述第二
方向相互垂直。
14.优选的是，所述的三轴中空精密运动台中，所述xy轴组件中，所述底层组件、中层组件和上层组件依次分别包括底层底板、中板和上负载板，所述底层底板、中板和上负载板上均设置有贯通孔。
15.优选的是，所述的三轴中空精密运动台中，底层光栅读数头通过底轴光栅读数头安装座固定于底层底板上，底层标尺光栅固定在所述中板的下部一侧边上，所述底层标尺光栅与所述底层光栅读数头相匹配设置；上层标尺光栅固定在所述中板的上部一侧边上，上层光栅读数头通过上层读数头安装座固定在上负载板上，所述上层标尺光栅与所述上层光栅读数头相匹配设置。
16.优选的是，所述的三轴中空精密运动台中，所述xy轴运动平台通过直线电机驱动进行相互垂直的两个方向上的移动，所述z轴运动平台通过直线电机驱动进行竖直方向上的移动。
17.优选的是，所述的三轴中空精密运动台中，所述z轴运动平台的两侧通过气缸来平衡 z轴运动部分的重量。
18.优选的是，所述的三轴中空精密运动台，还包括：
19.三个立柱，所述三个立柱的一端均固定在所述基座上，所述xy轴组件固定在所述三个立柱的另一端。
20.优选的是，所述的三轴中空精密运动台中，所述基座为石材基座，各个运动平台主体框架采用花岗石材料经过精密研磨加工制成。
21.本实用新型至少包括以下有益效果：
22.1.xyz各轴均采用双直线电机驱动，滚柱滑块导轨导向及光栅闭环反馈，应用龙门交叉解耦算法控制，保证运动平台的高精度运行。
23.2.xyz轴中部均提供大尺寸中孔结构。
24.3.xy轴采用三片式结构设计，充分降低运动平台的总体高度，为平台的大加速度、高精度运行提供可靠保证。
25.4.运动平台主体框架采用花岗石材料经过精密研磨加工。xy轴运动平台通过与三点分布的支撑立柱相固定连接。
26.5.z轴负载板通过仿真分析再保证刚性的前提下进行充分的减重设计，确保运动平台运行的稳定性。
27.本实用新型通过xyz方向的大中孔结构设计为大尺寸工件的光学检测提供充足的安装和检测空间，并满足大负载和大加速度及高精度的要求，对于中孔结构需求的光学检测提供了可靠方案。
28.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
29.图1为本实用新型其中一种技术方案中的三轴中空精密运动台的结构示意图，其中a 为三轴中空精密运动台的正视图，b为三轴中空精密运动台的俯视图，c为三轴中空精密运动台的侧视图，d为三轴中空精密运动台的立体图。
30.图2为本实用新型其中一种技术方案中的xy轴组件的结构示意图，其中a为xy轴组件的正视图，b为xy轴组件的俯视图，c为xy轴组件的侧视图，d为xy轴组件的立体图。
31.图3为本实用新型其中一种技术方案中的底层组件的结构示意图，其中a为底层组件的正视图，b为底层组件的俯视图，c为底层组件的立体图。
32.图4为本实用新型其中一种技术方案中的中层组件的结构示意图，其中a为中层组件的俯视图，b为中层组件的侧视图，c为中层组件的仰视图，d为中层组件的立体图。
33.图5为本实用新型其中一种技术方案中的上层组件的结构示意图，其中a为上层组件的正视图，b为上层组件的仰视图，c为上层组件的俯视图，d为上层组件的立体图。
34.图6为本实用新型其中一种技术方案中的z轴组件的结构示意图，其中a为z轴组件的前视图，b为z轴组件的后视图，c为z轴组件的侧视图，d为z轴组件的立体图。
35.其中，各标记为：石材基座1，第一立柱2，第二立柱3，第三立柱4，z轴组件5， xy轴组件6，底层组件610，中层组件620，上层组件630，底层地板611，底层上的第一滑轨(2个)612，底层电机定子(2个)613，底层缓冲器(4个)614，底层的底层光栅读数头615，底轴读数头安装座616，中板621，第二滑轨(2个)622，第二滑块(4 个)623，上层电机定子(2个)624，上层缓冲器(4个)625，上层标尺光栅626，第一防撞块(4个)627，底层标尺光栅628，底层电机动子(2个)629，上板631，第二滑块 (4个)632，上层电机动子(2个)633，上层线缆槽634，第二防撞块(4个)635，上层光栅读数头安装座636，上层光栅读数头637，上层遮线板638，石材横梁701，z轴负载板702，第三滑轨(2个)703，第三滑块704(4个)704，z轴电机动子(2个)705，气缸转接座(2个)706，z轴标尺光栅(2个)707，z轴电机定子708，气缸(2个)709，浮动接头(2个)710，z轴光栅读数头(2个)711，z轴光栅读数头安装座(2个)712，气缸固定座(2个)713，限位缓冲器(4个)714，限位块(2个)715。
具体实施方式
36.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
37.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
38.如图1和图2所示，本实用新型提供三轴中空精密运动台，包括：
39.基座，其上设置有放待检测物质的区域，所述基座沿水平方向设置；在本实用新型的其中一种技术方案中，作为优选，所述基座为石材基座1。
40.三轴运动平台，其设置在所述基座上，所述三轴运动平台包括可沿水平面内相互垂直的两个方向移动的xy轴运动平台和可沿竖直方向移动的z轴运动平台，其中，所述xy 轴运动平台和z轴运动平台上均设置有贯通孔，所述贯通孔均允许检测设备通过并到达所述放待检测物质的区域的上方。各个运动平台主体框架采用花岗石材料经过精密研磨加工制成。在本实用新型的其中一种技术方案中，作为优选，xy轴组件的贯穿孔为300～360mm
ꢀ×
300～360mm，z轴组件的贯穿孔为900～1100mm
×
700～900mm。最优选地，xy轴组件的贯穿孔为330mm
×
330mm，z轴组件的贯穿孔1000mm
×
800mm。
41.本实用新型在使用时，将待检测物质比如晶体放置于基座上的放待检测物质的区域内，通过xy轴组件的贯通孔穿过来的光学检测仪器对待检测物质进行检测，也能通过z轴
组件的贯通孔穿过来的光学检测仪器对待检测物质进行检测，并能分别通过xy轴组件和z 轴组件的调节进光学检测仪器的位置进行调节。本实用新型通过xyz方向的大中孔结构设计为大尺寸工件的光学检测提供充足的安装和检测空间，并满足大负载和大加速度及高精度的要求，对于中孔结构需求的光学检测提供了可靠方案。
42.在上述方案中，如图3所示，作为优选，还包括：
43.xy轴组件6，其沿水平方向设置在所述放待检测物质的区域的上方，所述xy轴组件6构成所述xy轴运动平台，其在水平面内沿互相垂直的两个方向进行往复移动。xy 轴组件6用于在水平方向x轴和y轴方向上调节检测设备的移动。
44.在本实用新型的其中一种技术方案中，如图6所示，作为优选，还包括：
45.z轴组件，其沿竖直方向设置在所述放待检测物质的区域的一侧，所述z轴组件构成所述z轴运动平台，其沿竖直方向进行往复移动。z轴组件用于在竖直方向上调节检测设备的移动。
46.在本实用新型的其中一种技术方案中，作为优选，如图3所示，所述xy轴组件6包括沿竖直方向由下而上设置的底层组件610、中层组件620和上层组件630的三片式结构，各层结构之间通过滑块和滑轨进行滑动连接，所述中层组件620相对于所述底层组件610 在第一方向上进行往复直线移动，所述上层组件630相对于所述中层组件620在第二方向上进行往复直线移动，且所述第一方向与所述第二方向相互垂直。第一方向为x轴方向或y轴方向，第二方向则对应的为另一个方向。
47.在上述方案中，作为优选，所述xy轴组件6中，所述底层组件610、中层组件620 和上层组件630依次分别包括底层底板611、中板621和上负载板631，所述底层底板611、中板621和上负载板631上均设置有贯通孔。使得检测设备能够通过贯通孔。
48.在上述方案中，作为优选，底层光栅读数头615通过底轴光栅读数头安装座616固定于底层底板611上，底层标尺光栅628固定在所述中板621的下部一侧边上，所述底层标尺光栅628与所述底层光栅读数头615相匹配设置；上层标尺光栅626固定在所述中板 621的上部一侧边上，上层光栅读数头637通过上层读数头安装座636固定在上负载板631 上，所述上层标尺光栅626与所述上层光栅读数头637相匹配设置。用于提供运动平台的位置信息反馈。
49.在本实用新型的其中一种技术方案中，作为优选，所述xy轴运动平台通过电机驱动进行相互垂直的两个方向上的移动，所述z轴运动平台通过气缸709驱动进行竖直方向上的移动。通过电机定子和电机动子的配合，实现运动平台的大加速度、高精度调节。
50.在本实用新型的其中一种技术方案中，作为优选，所述z轴运动平台的两侧通过气缸 709来平衡z轴运动部分的重量。
51.在本实用新型的其中一种技术方案中，作为优选，还包括：
52.三个立柱，即第一立柱2、第二立柱3、第四立柱4，所述三个立柱的一端均固定在所述基座上，所述xy轴组件6固定在所述三个立柱的另一端。
53.本实用新型在使用时，将待检测物质比如晶体放置于基座上的放待检测物质的区域内，通过xy轴组件6的贯通孔穿过来的光学检测仪器对待检测物质进行检测，也能通过z轴组件的贯通孔穿过来的光学检测仪器对待检测物质进行检测，并能分别通过xy轴组件6 和z轴组件的调节进光学检测仪器的位置进行调节。
54.为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，现提供如下的实施例进行说明：
55.三轴中空精密运动台，包括：
56.基座，其上设置有放待检测物质的区域，所述基座沿水平方向设置；
57.三轴运动平台，其设置在所述基座上，所述三轴运动平台包括可沿水平面内相互垂直的两个方向移动的xy轴运动平台和可沿竖直方向移动的z轴运动平台，其中，所述xy 轴运动平台和z轴运动平台上均设置有贯通孔，所述贯通孔均允许检测设备通过并到达所述放待检测物质的区域的上方。各个运动平台主体框架采用花岗石材料经过精密研磨加工制成。
58.xy轴组件6，其沿水平方向设置在所述放待检测物质的区域的上方，所述xy轴组件6构成所述xy轴运动平台，其在水平面内沿互相垂直的两个方向进行往复移动。所述 xy轴运动平台通过电机驱动进行相互垂直的两个方向上的移动。
59.z轴组件，其沿竖直方向设置在所述放待检测物质的区域的一侧，所述z轴组件构成所述z轴运动平台，其沿竖直方向进行往复移动。所述z轴运动平台通过气缸709驱动进行竖直方向上的移动。
60.所述xy轴组件6包括沿竖直方向由下而上设置的底层组件610、中层组件620和上层组件630的三片式结构，各层结构之间通过滑块和滑轨进行滑动连接，所述中层组件 620相对于所述底层组件610在第一方向上进行往复直线移动，所述上层组件630相对于所述中层组件620在第二方向上进行往复直线移动，且所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
61.所述xy轴组件6中，所述底层组件610、中层组件620和上层组件630依次分别包括底层底板、中板621和上负载板631，所述底层底板、中板621和上负载板631上均设置有贯通孔。
62.底层光栅读数头615通过底轴光栅读数头安装座616固定于底层底板611上，底层标尺光栅628固定在所述中板621的下部一侧边上，所述底层标尺光栅628与所述底层光栅读数头615相匹配设置；上层标尺光栅626固定在所述中板621的上部一侧边上，上层光栅读数头637通过上层读数头安装座636固定在上负载板631上，所述上层标尺光栅626 与所述上层光栅读数头637相匹配设置。
63.三个立柱，即第一立柱2、第二立柱3、第四立柱4，所述三个立柱的一端均固定在所述基座上，所述xy轴组件6固定在所述三个立柱的另一端。
64.如图1中所示，运动平台以石材基座1基础，立柱1、2、3和z轴组件的石材横梁分别与石材基座固定安装，立柱1、2、3的顶面在同一平面上，xy轴组件则分别与立柱1、 2、3的顶面进行固定安装。
65.如图2中所示，xy运动轴有三片式结构组成，各层结构之间通过滑块和滑轨进行滑动连接。
66.如图3中所示，其中底层组件610的底层电机定子613分别安装于底层底板611的两侧，两根第一滑轨612与底层底板611固定安装，4个底层缓冲器614分别固定安装在底层底板612的两端用于中层组件620的运动缓冲和行程限定。底层光栅读数头615通过底轴光栅读数头安装座616安装固定于底层底板611。光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。
67.如图4中所示，中层组件620的中板621底面安装第一滑块623，第一滑块623则与底层组件的第一滑轨612滑动安装，两个底层电机动子628分别固定安装在中板底面两侧，其与底层电机定子613相对应为运动平台提供驱动力。底层标尺光栅626粘贴在中板621 的底部台阶的侧边，与底层组件610的底层光栅读数头615相对应，用于提供运动平台的位置信息反馈，上层标尺光栅626粘贴在中板621的上部台阶的侧边与上层组件630上的上层光栅读数头637相对应，用于提供运动平台的位置信息反馈。4个第一防撞块627安装在中板621底面与底层组件的底层缓冲器614相对应。中板620上面两侧安装(2个) 上层电机定子624，上面的两端则安装4个上层缓冲器625用于上层组件630的运动缓冲和行程限定。
68.如图5中所示，上层组件630的上负载板631底面安装第二滑块632，第二滑块632 则与中层组件620的第二滑轨622滑动安装，两个上层电机动子633分别固定安装在上负载板631底面两侧，其与中层组件上的上层电机定子624相对应为运动平台提供驱动力。上层光栅读数头637通过上层读数头安装座636与上负载板631相固定安装，上层光栅读数头637与中层组件620上的上层标尺光栅626相对应，用于提供运动平台的位置信息反馈。4个第二防撞块634安装在上负载板631底面与中层组件的上层缓冲器625相对应。 (其中，上层组件630相对于中层组件620的移动方向与中层组件620相对于底层组件 610的移动方向相互垂直。)且该上负载板631上设置有上层线缆槽634，且用上层遮线板 638遮挡上，用于收纳线缆。
69.如图6中所示，z轴组件包括z轴运动平台，在石材横梁701的两侧分别安装z轴电机定子708和第三滑轨703，z轴负载板702的两侧分别安装z轴电机动子705805和第三滑块704804，z轴电机动子705805与石材横梁701上安装的z轴电机定子708相对应为 z轴平台提供驱动力，第三滑块704804则与石材横梁701上安装的第三滑轨703进行滑动连接用于提供z轴运动平台的支撑导向。石材横梁701的两侧各粘贴一个z轴标尺光栅 707，z轴负载板702的两侧则通过z轴光栅读数头安装座712812固定安装z轴光栅读数头711811，z轴光栅读数头711811与z轴标尺光栅707相对应提供z轴运动平台的位置信息反馈。z轴负载板702的两端安装有第三防撞块，对应石材横梁701的两端安装有限位缓冲器714，第三防撞块与限位缓冲器714相对应为z轴运动平台提供运动缓冲和行程限定。气缸709809的缸体下端通过气缸固定座713813与石材横梁701相固定安装，气缸 709809的活塞杆端则通过浮动接头710810气缸转接座706与z轴负载板702进行安装连接，通过向气缸709809内通入压缩气体的压力大小来调整两个气缸709809的输出力的大小，进而用于平衡z轴负载板702及其上安装件的总重力，保证z轴运动平台运行精密平稳。
70.这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的三轴中空精密运动台的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
71.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。