一种柔性滑入强制抽出的机械式定位装置的制造方法
【专利说明】
(一)技术领域:
[0001]本实用新型涉及机械传动的定位技术，尤其涉及一种柔性滑入强制抽出的机械式定位装置。
(二)【背景技术】:
[0002]目前，通常的机械系统是将工件或工具，通过传动系统运送到某一特定位置，定位后，进行作业，作业完毕后，解除定位，传动系统再将其运送到下一个工位进行作业。这其中的定位环节非常重要，要求具有定位精度、定位的牢固性和稳定性等。现有技术的通行作法是:传动系统由伺服或步进电机带动，开机初始化对零后，由控制系统记忆传动系统走过的相对距离，在程序控制下，到点停机定位，必配有电机刹车系统保持定点的牢固和稳定性。这种定位方式简单灵活，易于实现，机械系统相对简单，成本低。但是这种定位系统的定位精度不高，可靠性较差，定位的牢固性和稳定性也不高，只能适用于一般精度要求的机械传动定位场合，对于要求定位精度较高的精密科学仪器，这种定位技术就会使相关仪器的性能指标受限。
[0003]综上所述，传统机械定位是最直接最可靠，精度最高的定位方式，但是它的缺点是机械系统复杂，机械加工精度和安装精度要求高，同时要配套较多位置检测电子开关等，如果有机械系统设计不合理或精度不够，很容易发生机械运行故障。位置检测电子开关如果发生安装不当或自身质量缺陷，也会引发机械运行过程混乱，或烧电机等电子系统故障。因此传统机械定位系统的故障率高，维修难度大，逐渐被伺服或步进电子控制定位代替了。其优点:定位方式简单灵活，易于实现，机械系统相对简单，成本低。但是也有缺点:定位精度、牢固性和稳定性差和长时间运行误差累积等问题。
[0004]例如某款X射线荧光分析仪，涉及三套机械传动定位系统，如准直器切换系统、滤光片切换系统、样品传送系统。每套系统都对定位精度有很高的要求，如果定位系统的定位精度、牢固性和稳定性有问题，仪器测量的重复性就会很差，在仪器的读数能力本身就有限的前提下，重复性差，将直接导致仪器分析数据的准确性降低。传统的靠控制系统保证定位精度的作法，还存在长时间运行误差累积，造成仪器系统数据飘移等问题。
(三)【实用新型内容】:
[0005]本实用新型的目的在于提供一种柔性滑入强制抽出的机械式定位装置，它克服了传统机械定位系统的缺点，同时具有定位精度高，坚固，稳定的优点，即可用于普通机械设备，更适合于精密的科学仪器。
[0006]本实用新型的技术方案:一种柔性滑入强制抽出的机械式定位装置，包括工作平台和定位器，其特征在于所述定位器包括定位圆柱销、圆柱销导套、丝杠导套、丝杠、连接横杆、弹簧、螺母及定位器电机；所述圆柱销安装于圆柱销导套内；所述丝杠和螺母构成丝杠传动机构安装于丝杠导套内；所述螺母与定位器电机连接；所述圆柱销通过连接横杆与丝杠连接；所述连接横杆背面连接弹簧，连接横杆上面与丝杠相对应；所述圆柱销定位时插入工作平台的定位孔中。
[0007]所述圆柱销连接圆柱销磁环，所述圆柱销导套外安装圆柱销磁性开关；所述丝杠连接丝杠磁环，所述丝杠导套外安装丝杠磁性开关。
[0008]所述弹簧与丝杠同轴安装。
[0009]所述工作平台通过导轨与定位装置的机壳连接；所述工作平台通过传动齿轮幅与工作平台电机连接，工作平台电机驱动工作平台沿导轨运行；所述工作平台连接工作平台磁环，定位装置的机壳上安装工作平台位置开关。
[0010]所述圆柱销磁环和圆柱销磁性开关配合，丝杠磁环和丝杠磁性开关配合，工作平台磁环与工作平台位置开关配合控制工作平台和定位器电机的启停。
[0011]所述定位器对外的开口处设密封圈I和密封圈II，定位器安装时与机壳之间设密封圈IV，所述密封圈1、密封圈II和密封圈IV使机壳内为真空或正压系统。
[0012]所述工作平台电机安装于定位装置的机壳内，其输出端通过密封圈III密封。
[0013]本实用新型的工作过程:工作平台安装在导轨上，导轨安装在机壳上，工作平台沿导轨运动。定位器通过一个孔安装在外壳上，孔边有密封圈IV。定位器电机带动螺母、丝杠、连接横杆和圆柱销，实现圆柱销的上下升降，丝杠磁环和丝杠磁性开关作为圆柱销升到位位置检测。定位器对外开口处由密封圈I和密封圈II封闭。
[0014]工作平台位置开关检测到上一个工位的工作平台磁环后，当工作平台在工作平台电机及传动齿轮幅驱动下开始向下一个工位移动时，定位器电机正转，使圆柱销上移，并在弹簧的托举下顶住工作平台的下表面，柔性滑行，而不会阻碍工作平台的移动，当圆柱销遇到定位孔后，在弹簧的作用下滑进定位孔。与此同时，圆柱销磁性开关感知到圆柱销磁环进入定位位置后，工作平台电机断电，工作平台停止，并实现定位，定位精度即是圆柱销与定位孔的配合精度。
[0015]解除定位时，定位器电机反转，使圆柱销下移，从定位孔中抽出。当圆柱销磁性开关感知到圆柱销磁环脱离定位位置后，工作平台电机得电，工作平台向下一们工位行进。
[0016]圆柱销和丝杠通过连接横杆连接，同步上下移动，由于弹簧有蓄能功能，圆柱销上位和下位的位置检测精度要求大大降低，可以避免许多机械和电气故障。
[0017]本实用新型的工作原理:本实用新型放弃了传统的靠控制系统完成定位并保证定位精度的作法，完全应用机械方式进行直接定位。
[0018]工作平台安装在精密导轨上，在普通直流电机及齿轮副的拖动下沿导轨运行。工作平台在需要定位的位置设有定位孔，相应的位置设有定位器，定位器安装在机壳上。当工作平台运行到需定位的工位前，定位器伸出一个其下装有弹簧的圆柱销，圆柱销顶在工作平台下表面柔性滑行，当圆柱销遇到定位孔时，弹簧将圆柱销顶入定位孔，相关位置开关检测到圆柱销顶入定位孔的动作，工作平台拖动电机断电，工作平台停止运行，圆柱销与定位孔为比较小的间隙配合，其配合精度高于系统要求的定位精度，实现高精度定位。解除定位时，圆柱销被定位器从定位孔中强制抽出，相关位置开关检测到圆柱销抽离定位孔的动作，工作平台拖动电机得电，工作平台继续向下一个工位方向运行。
[0019]定位器由一个能够正反转的普通直流电机带动螺母转动，与之配合的丝杠在导套内上下运动，从而带动圆柱销上下运动。其中圆柱销上升方向，丝杠与圆柱销之间有弹簧。圆柱销下降方向，丝杠与圆柱销之间接触面是刚性的。在丝杠和圆柱销的另一端，预埋有强磁磁柱，在丝杠与圆柱销导套外面，安装有磁性感应位置开关，用以感知圆柱销上下位置，从而控制工作平台和定位器电机的启停。
[0020]定位圆柱销的柔性滑入和强制抽出。当工作平台运行到需定位的工位前，定位器伸出圆柱销顶在工作平台下表面，由于圆柱销下面设有弹簧，圆柱销与工作平台下表面的接触是柔性的，圆柱销不会影响工作平台的运行。当圆柱销遇到定位孔时，弹簧将圆柱销顶入定位孔，实现定位。解除定位时，定位器要将圆柱销从定位孔中抽出，由于圆柱销顶入定位孔的过程中，由于系统的惯性或工作平台驱动电机断电稍晚，圆柱销与定位孔之间会有一定的径向接触力，圆柱销在从定位孔中抽出过程中要克服一定的摩擦力。圆柱销下降方向，定位器丝杠与圆柱销之间接触面是刚性的，定位器电机带动螺纹副将圆柱销从定位孔中强制抽出。
[0021]所述定位器只有一个通向机壳内的圆柱销开口，其余对外开口或结合面全部设有密封圈，所以所述定位器可以适用于机壳内是真空或正压的场合，例如X射线荧光分析仪等许多精密仪器都需要机壳内为真空或填充某种气体。
[0022]为满足定位器对外密封的功能，本实用新型中的两处位置检测开关放弃了传统的机械式或光电式开关，而采用磁性感应开关。在丝杠和圆柱销的一端，预埋有强磁磁柱，在丝杠与圆柱销导套外面，安装有磁性感应位置开关，用以感知圆柱销上下位置，从而控制工作平台和定位器电机的启停。