专利名称：一种垂直位移机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于精密机械技术，涉及一种垂直位移机构。
背景技术：
现有的一些能使工件做精度优于0.01mm、行程大于10mm的位移装 置，主要采用"杠杆"或"楔铁"等原理的工作台，其杠杆结构如图3， 图中由5个齿轮11、 12、 13、 14和15组成一个三级齿轮减速机构，齿 轮11与手轮相连，手轮的转动变成扇形齿轮16的微小转动，扇形齿轮 16实际上就是一个杠杆，此杠杆16以零件17为转动轴心作微小转动， 最终通过零件18驱动零件19作上下运动。这些装置的缺点是运动分辨 力低，重复精度差，工件姿态不可调整。
采用楔铁原理的工作台，如图4所示，图中零件21、 22、 23、 24是 一个螺旋微位移机构，零件21与手轮相连，手轮的转动变成推杆23的 直线位移，推杆23再推动楔铁25作直线位移，楔铁再推动工作台26作 上下直线位移。此两种位移台由于传动环节多，易产生空回，且摩擦大， 所以传动分辨力、和重复定位精度度不会很高。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种运动分辨力高、重复精度好、工件 姿态可调整的一种垂直位移机构。本实用新型的技术解决方案是，位移 机构由4个丝杠螺母组成了完全相同的四组轴系，四组轴系垂直水平面 均匀分布在工作台的外圆周上；
工作台的下端面外缘均匀分部有凸耳，每个凸耳的端面开有一个通 孔、 一个凹槽；丝杠螺母一侧的端面上在与凸耳相对的位置上开有一个 通孔、 一个凹槽，弹簧的上端置入凸耳上的通孔中，并通过细绳挂在绳 销上；弹簧的下端置入丝杠螺母上的通孔中，并挂在卡销上；凸耳上的 凹槽和丝杠螺母上的凹槽中置入钢球；每个丝杠螺母的中心旋入与丝杠 螺母相匹配的丝杠。
工作台的下端面外缘设置与丝杠螺母数量相对应的凸耳。
丝杠螺母为小导程的滚珠丝杠螺母。每个丝杠由陶瓷电机(在其径向驱动或由步进电机、伺服电机在其 轴向驱动。
本实用新型釆用了 一种丝杠螺母机构，该机构利用3或者4个丝杠 及3或4个丝杠螺母，丝杠螺母和工作台连接，丝杠只保留绕丝杠轴心 旋转一个自由度，丝杠螺母只保留沿丝杠轴线做直线位移一个自由度。 当丝杠被其它驱动装置驱动旋转时，丝杠螺母将沿丝杠作上、下运动， 从而使工作台也作上、下运动。本实用新型每个丝杠螺母间相互配合， 工作台不但可做上、下运动，而且可在小角度(5。左右)范围内作姿态 调整，丝杠螺母在此同时起到导向和传动两个作用，不用另外再施加其 它单独起导向或传动的机构。本实用新型釆用小导程的滚珠丝杠螺母提 高了运动分辨力，工作台与丝杠螺母间的钢球使工件姿态可调整。本垂 直位移机构分辨力能达到0.0005mm。行程大于30mm。
图i为本实用新型结构示意图2是本实用新型的工作台和丝杠螺母的连接结构示意图3是现有技术中的 一种杠杆微位移机构图4是现有技术中的一种楔铁微位移机构图5是本实用新型机构的姿态调整原理示意图6是本实用新型机构的弹簧的工作原理示意图7是本实用新型机构的丝杠驱动方式和丝杠两端部结构示意图。
具体实施方式
如图1，工作台1，丝杠2,丝杠螺母3。 4个丝杠螺母3组成了完 全相同的四组轴系，四组轴系垂直水平面均勾分布在工作台1的外圆周 上；
图2具体说明了每个轴系，丝杠和丝杠螺母的结构关系，以及丝杠 螺母和工作台的连接方法。
工作台1的下端面外缘均勻分部有凸耳6,每个凸耳6的端面开有 一个通孔4、 一个凹槽8;丝杠螺母3—侧的端面上在与凸耳6相对的位 置上开有一个通孔7、 一个凹槽10,弹簧5的上端置入凸耳6上的通孔 4中，并通过细绳29挂在绳销28上；弹簧5的下端置入丝杠螺母3上 的通孔7中，并挂在卡销34上；凸耳6上的凹槽8和丝杠螺母3上的凹槽10中置入钢球9;每个丝杠螺母3的中心旋入与丝杠螺母3相匹配的 丝杠2。
工作台1的下端面外缘设置与丝杠螺母数量相对应的凸耳6。 丝杠螺母3为小导程的滚珠丝杠螺母。
每个丝杠2由陶瓷电机32在其径向驱动或由步进电机、伺服电机在 其轴向驱动。
图6说明了图2中弹簧5件如何起作用。因工作台1是浮搁在钢球 9之上的，如工作台1重量不大，工作台1和钢球9的接触会不可靠。 弹簧5起到使工作台1和丝杠螺母3之上的钢球9可靠接触的作用，此 时，弹簧力相当于加大了工作台1的重量。图6是弹簧5如何起作用的 工作原理图。当需要调整弹簧5拉力时，转动绳销28可使细绳29变长 或缩短，细绳29变长时，弹簧5的拉力变小，细绳29变短时，弹簧5 的拉力变大，当弹簧5的拉力调整至所需大小时，锁紧螺钉27使绳销 28不能转动。
图5可以说明这种姿态调整的原理，比如现测出工作台1左侧高于 右侧，如要将工作台l调平，只要将右侧的丝杠螺母3适当降低，或者 将左侧丝杠螺母适当升高，工作台l就可变平了。因为，所有的丝杠螺 母3均采用小导程的滚珠丝杠螺母，所以，使工作台l的运动分辨力足 够高。每个丝杠2由陶瓷电机32在其径向驱动或由步进电机、伺服电机 在其轴向驱动。工作台1压在钢球9上，钢球9压在丝杠螺母3上，这 样，工作台1与丝杠螺母3之间就是一种柔性连接关系，每一个钢球9 可作为工作台1的旋转中心，每一个丝杠2用图7结构使丝杠2除保留 丝杠能绕丝杠轴心旋转外，不能有其他自由度。每个丝杠2在轴向与一 个编码器33连接，以实时测出丝杠2的旋转角度，即测出丝杠螺母3的 升降高度。通过调节每一个丝杠2的旋转角度，使工作台l在小角度范 围内可作姿态调整。轴承消间隙机构30,消除轴承游隙，陶瓷电机32驱 动陶瓷环31和丝杠2旋转。
在每一个丝杠螺母3和工作台1的连接处，安装一个将工作台1和 丝杠螺母3相向拉在一起的弹簧5，弹簧5起到使工作台l和丝杠螺母3 之上的钢球9可靠接触的作用，此时，弹簧5的弹簧力相当于加大了工 作台1的重量。每个丝杠2由陶瓷电机32在其径向驱动，或每个丝杠2由步进电机 在其轴向驱动，驱动丝杠2旋转，使丝杠螺母3沿丝杠2作上、下运动， 从而使工作台l也作上、下运动。
权利要求1. 一种垂直位移机构，其特征是，4个丝杠螺母(3)组成了完全相同的四组轴系，四组轴系垂直水平面均匀分布在工作台(1)的外圆周上；工作台(1)的下端面外缘均匀分部有凸耳(6)，每个凸耳(6)的端面开有一个通孔(4)、一个凹槽(8)；丝杠螺母(3)一侧的端面上在与凸耳(6)相对的位置上开有一个通孔(7)、一个凹槽(10)，弹簧(5)的上端置入凸耳(6)上的通孔(4)中，并通过细绳(29)挂在绳销(28)上；弹簧(5)的下端置入丝杠螺母(3)上的通孔(7)中，并挂在卡销(30)上；凸耳(6)上的凹槽(8)和丝杠螺母(3)上的凹槽(10)中置入钢球(9)；每个丝杠螺母(3)的中心旋入与丝杠螺母(3)相匹配的丝杠(2)。
2. 根据权利要求1所述的一种垂直位移机构，其特征是，工作台(1) 的下端面外缘设置与丝杠螺母数量相对应的凸耳(6)。
3. 根据权利要求1所述的一种垂直位移机构，其特征是，丝杠螺母 (3)为小导程的滚珠丝杠螺母。
4. 根据权利要求1所述的一种垂直位移机构，其特征是，每个丝杠 (2)为径向驱动的陶瓷电机(32)或为轴向驱动的步进电机、伺服电机。
专利摘要本实用新型属于精密机械技术，涉及一种垂直位移机构。本实用新型采用了一种丝杠螺母机构，该机构主要由四个丝杠，四个丝杠螺母组成，也可由三个丝杠，三个丝杠螺母组成。丝杠螺母和工作台连接，丝杠只保留绕丝杠轴心旋转一个自由度，丝杠螺母只保留沿丝杠轴线做直线位移一个自由度，当丝杠被其它驱动装置驱动旋转时，丝杠螺母将沿丝杠做上、下运动，从而使工作台也做上、下运动。通过四个丝杠螺母间相互配合，工作台不但可做上、下运动，而且可在小角度(5°左右)范围内做姿态调整，丝杠螺母在此同时起到导向和传动两个作用，不用另外再施加其它单独起导向或传动的机构。
文档编号B23Q5/36GK201231421SQ20082010938
公开日2009年5月6日 申请日期2008年7月23日 优先权日2008年7月23日
发明者兰一兵 申请人:中国航空工业第一集团公司北京长城计量测试技术研究所