专利名称：可编程高精度柔性伺服定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可编程高精度柔性伺服定位装置，用于对安装有终端执行机构的工作基板进行移动和定位。
背景技术：
在各种配件的生产加工过程中，需要对各种工装即终端执行机构进行位置控制，以便顺利进行工装的携带和变位。该终端执行机构，例如是定位销机构、加紧机构等等。但是，目前缺少一种可编程、高柔性且具有高重复定位精度的伺服定位装置。由此可见，如何提供一种可编程、高柔性且具有高重复定位精度的伺服定位装置是本领域的技术人员亟待解决的一个技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种可编程高精度柔性伺服定位装置，可以实现三个方向的联动，且具有较高的重复定位精度。为了达到上述的目的，本实用新型采用如下技术方案一种可编程高精度柔性伺服定位装置，用于对工作基板进行定位，包括三个机架，分别是X轴机架、Y轴机架、Z轴机架；三个伺服电机，分别是X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机；三个滑台，分别是X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台，以及微机控制系统，所述微机控制系统分别与所述X轴伺服电机、所述Y轴伺服电机与所述Z轴伺服电机信号连接；其中，所述X轴伺服电机驱动所述X轴滑台在所述X轴机架上移动，所述Y轴伺服电机驱动所述Y轴滑台在所述Y轴机架上移动，所述Z轴伺服电机驱动所述Z轴滑台在所述Z轴机架上移动，所述Y轴机架固定安装于所述X轴滑台上，所述Z轴机架固定安装于所述Y轴滑台上，所述工作基板安装于所述Z轴滑台上。优选的，在上述的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述三个伺服电机分别通过丝杠传动机构带动对应的滑台移动。优选的，在上述的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述三个伺服电机分别通过同步带带动对应的丝杠传动机构运动。优选的，在上述的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述三个滑台分别通过滑动机构在对应的机架上移动。优选的，在上述的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述滑动机构包括滑块与导轨，所述滑块与所述滑台固定连接，所述导轨分别固定安装于对应的机架上。优选的，在上述的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述三个机架上分别设置有用于放置电缆的拖链机构。优选的，在上述的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述拖链机构包括拖链支架与拖链，所述拖链支架固定安装于对应的机架上，所述拖链安装于所述拖链支架上。优选的，在上述的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述伺服电机外侧分别设有伺服电机护罩。优选的，在上述的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述工作基板上安装有终端执行机构，所述终端执行机构是定位销机构或者夹紧机构。优选的，在上述的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述微机控制系统包括配有机器人操作系统的中央处理器、输入输出接口、人机接口以及外部存储器。本实用新型提供的可编程高精度柔性伺服定位装置，包括三个机架、三个伺服电机、三个滑台以及微机控制系统，所述微机控制系统分别与所述X轴伺服电机、所述Y轴伺服电机以及所述Z轴伺服电机信号连接，所述伺服电机分别带动对应的滑台在对应的机架 上移动，且所述Y轴机架固定安装于所述X轴滑台上，所述Z轴机架固定安装于所述Y轴滑台上，所述工作基板安装于所述Z轴滑台上，该可编程高精度柔性伺服定位装置可以实现X向、Y向、Z向三个方向的移动，通过将三个伺服电机分别与所述微机控制系统信号连接，可以通过程序控制完成工作基板的空间定位，并具如下有益效果I.本装置是一款完美的可编程线性变位机。通常用于携带工装并进行变位，以配合同一夹具夹持的不同工件。各轴可同步配合运行，形成一套可编程工装系统。2.本装置的输送速度、加速度及轴停止位均可编程设定，是一种适用广泛的智能化工装系统。4.本装置经过精心设计，安装简单、便于维护。各轴相对独立，一旦设备失灵，可方便地将故障轴与其他轴分离，进而进行检验维修。5.本装置的性能特征具有优异的重复定位精度，能确保工装的几何定位可靠无误。6.本装置结构刚稳，在荷重下也能保持几何精度，可媲美固定式工装。7.防护周全，结构紧凑，是严苛工业环境中的理想解决方案。8.本装置降低了生产成本，可减少特殊定位设备的投入使用，减少了占地面积，并且使同样的工作变得简单，增强了可操作性。9.本装置减少了生产节拍，使生产更高效，品质更可靠。10.本装置突破了柔性化的瓶颈，可建立一个混合系统来满足随机变化的特殊要求。不同于传统的自动化，且这样的柔性系统并不要太大的资产投入。
本实用新型的可编程高精度柔性伺服定位装置由以下的实施例及附图给出。图I是本实用新型的实施例一的立体结构示意图；图2a是本实用新型的实施例一的正视示意图；图2b是本实用新型的实施例一的俯视示意图；图2c是本实用新型的实施例一的侧视示意图；图3是本实用新型的实施例二的立体结构示意图；图4a是本实用新型的实施例二的正视示意图；图4b是本实用新型的实施例二的俯视示意图；[0039]图4c是本实用新型的实施例二的侧视示意图；图中，IIO-X轴机架、120-Y轴机架、130-Z轴机架、111-X轴滑台、121-Y轴滑台、131-Z轴滑台、140-工作基板、150-拖链、160-拖链支架、170-电机护罩。
具体实施方式
以下将对本实用新型的可编程高精度柔性伺服定位装置作进一步的详细描述。下面将参照附图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能 和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。实施例一请参阅图I、图2a 图2c，其中，图I是本实用新型的实施例一的立体结构示意图，图2a是本实用新型的实施例一的正视示意图，图2b是本实用新型的实施例一的俯视示意图，图2c是本实用新型的实施例一的侧视示意图。本实施例提供的可编程高精度柔性伺服定位装置，用于对工作基板进行定位，包括三个机架，分别是X轴机架110、Y轴机架120、Z轴机架130 ；三个伺服电机(未图示)，分别是X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机，在本实施例的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述三个伺服电机外侧分别设有伺服电机护罩170。通过设置伺服电机护罩170，可以起到保护内部的伺服电机不受外力损伤；三个滑台，分别是X轴滑台111、Y轴滑台121、Z轴滑台131，以及微机控制系统(未图示)，所述微机控制系统分别与所述X轴伺服电机、所述Y轴伺服电机以及所述Z轴伺服电机信号连接，所述微机控制系统包括配有机器人操作系统的中央处理器、输入输出接口、人机接口以及外部存储器；其中，所述X轴伺服电机驱动所述X轴滑台111在所述X轴机架110上移动，所述Y轴伺服电机驱动所述Y轴滑台121在所述Y轴机架120上移动，所述Z轴伺服电机驱动所述Z轴滑台131在所述Z轴机架130上移动，所述Y轴机架120固定安装于所述X轴滑台111上，所述Z轴机架130固定安装于所述Y轴滑台121上，所述工作基板安装于所述Z轴滑台131上，所述工作基板140上安装有终端执行机构，所述终端执行机构可以是定位销机构或者夹紧机构或者是其他其他机构。通过将三个伺服电机与经实践检验且操作方便的微机控制系统结合起来，可以实现对工作基板140的高重复精度的定位，兼具有可编程、高柔性的优点。[0052]优选的，在本实施例的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述三个伺服电机分别通过丝杠传动机构(未图示)带动对应的滑台111、121或131移动。丝杠传动机构具有刚性好，可以传递较大扭力，位置准确。优选的，在本实施例的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述三个伺服电机分别通过同步带(未图示)带动对应的丝杠传动机构运动。所述同步带能够缓冲传动冲击和振动，因此具有传动噪声小的特点，它不需要润滑，能够满足高转速传动的需要。而且，同步带需要的安装空间小，具有较好的环境适应能力。优选的，在本实施例的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述三个滑台111、121或131分别通过滑动机构在对应的机架上移动。所述滑动机构包括滑块与导轨，所述滑块与所述滑台固定连接，所述导轨分别固定安装于对应的机架上。通过设置滑动机构可以实现滑台在对应机架上的平稳移动。 优选的，在本实施例的可编程高精度柔性伺服定位装置中，所述三个机架110、120 或130上分别设置有用于放置电缆的拖链机构。所述拖链机构包括拖链支架160与拖链150，所述拖链支架160固定安装于对应的机架110、120或130上，所述拖链150安装于所述拖链支架160上。通过设置拖链机构可以引导所述可编程高精度柔性伺服定位装置的所需电线的走向，使得电线走向更加整齐、整齐结构更加紧凑。在本实施例的可编程高精度柔性伺服定位装置中，固定于X轴机架110的拖链机构位于所述X轴机架110的左侧。在本实施例的可编程高精度柔性伺服定位装置所需的电气方面设备及控制软件规格具体如下I.控制硬件多处理器Robot Control系统PCI总线，奔腾II CPU，大容量闪存(256M)，20s UPS 备份电源；2.控制软件BaseWare5. 0机器人操作系统，强大的RAPID编程语言，PC-DOS文本格式，软件出厂预装，并存于光碟；3 接口 以太网(每秒10/100Mb)服务和LAN ；4.网络；双通道，串行通道3x RS 232/RS 422，输入/输出最多2048个信号；5. DeviceNet, Interbus, Profibus DP, Allen-Bradley 远程 1/0, Fieldbus 扫描器，DeviceNet网关，过程编码器与机器人上臂信号连接，控制器中用于附加设备Fieldbus扫描器的空间；6.电源三相 400V(+10%，-15% ) ,5OHz ;7.电源额定容量13KVA(IRB140，1410，1600，2400，260，340，4400 ;8.控制柜尺寸970(H)x 725 (W) x 710(D)mm ；9 控制柜重量150kg ;10.最大湿度95*% ；11.环境温度_5°C -45°C ；12 防护等级IP54 ;13.操作面板控制柜上。本实施例的可编程高精度柔性伺服定位装置的技术规格负荷静负荷IOOKg ;[0073]动负荷30Kg ；动作自由度三轴；工作范围X = 500mm ;Y = 200mm ；Z = 500mm (max)；重量252Kg ；重复定位精度 ±0. Imm ;安装位置地面；·[0081]速度300mm/s;加速时间0. 2sec ；电机功率X = 200W ；Y = 200W ；Z = 750W ；环境周围温度0 45°C，相对湿度35 85 % ;安全等级IP54级。实施例二请参阅图3、图4a 图4c，其中，图3是本实用新型的实施例二的立体结构示意图，图4a是本实用新型的实施例二的正视示意图，图4b是本实用新型的实施例二的俯视示意图，图4c是本实用新型的实施例二的侧视示意图。由图图3、图4a 图4c可知，本实施例与实施例一的区别在于在本实施例的可编程高精度柔性伺服定位装置中，固定于X轴机架110的拖链机构位于所述X轴机架110的右侧。拖链机构设置于X轴机架110不同侧部，可以分别适用于不同的场合，提高了装置的应用场合。综上所述，本实用新型提供的可编程高精度柔性伺服定位装置，包括三个机架、三个伺服电机、三个滑台以及微机控制系统，所述微机控制系统分别与所述X轴伺服电机、所述Y轴伺服电机以及所述Z轴伺服电机信号连接，所述伺服电机分别带动对应的滑台在对应的机架上移动，且所述Y轴机架固定安装于所述X轴滑台上，所述Z轴机架固定安装于所述Y轴滑台上，所述工作基板安装于所述Z轴滑台上，该可编程高精度柔性伺服定位装置可以实现X向、Y向、Z向三个方向的移动，通过将三个伺服电机分别与所述微机控制系统信号连接，可以通过程序控制完成工作基板的空间定位，具有较高的重复定位精度。本实用新型提供的可编程高精度柔性伺服定位装置具体具有如下优点I.本装置是一款完美的可编程线性变位机。通常用于携带工装并进行变位，以配合同一夹具夹持的不同工件。各轴可同步配合运行，形成一套可编程工装系统。2.本装置的输送速度、加速度及轴停止位均可编程设定，是一种适用广泛的智能化工装系统。4.本装置经过精心设计，安装简单、便于维护。各轴相对独立，一旦设备失灵，可方便地将故障轴与其他轴分离，进而进行检验维修。5.本装置的性能特征具有优异的重复定位精度，能确保工装的几何定位可靠无误。[0097]6.本装置结构刚稳，在荷重下也能保持几何精度，可媲美固定式工装。7.防护周全，结构紧凑，是严苛工业环境中的理想解决方案。8.本装置降低了生产成本，可减少特殊定位设备的投入使用，减少了占地面积，并且使同样的工作变得简单，增强了可操作性。9.本装置减少了生产节拍，使生产更高效，品质更可靠。10.本装置突破了柔性化的瓶颈，可建立一个混合系统来满足随机变化的特殊要求。不同于传统的自动化，且这样的柔性系统并不要太大的资产投入。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种可编程高精度柔性伺服定位装置，用于对工作基板进行定位，其特征在于，包括 三个机架，分别是X轴机架、Y轴机架、Z轴机架； 三个伺服电机，分别是X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机； 三个滑台，分别是X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台，以及 微机控制系统，所述微机控制系统分别与所述X轴伺服电机、所述Y轴伺服电机与所述Z轴伺服电机信号连接； 其中，所述X轴伺服电机驱动所述X轴滑台在所述X轴机架上移动，所述Y轴伺服电机驱动所述Y轴滑台在所述Y轴机架上移动，所述Z轴伺服电机驱动所述Z轴滑台在所述Z轴机架上移动，所述Y轴机架固定安装于所述X轴滑台上，所述Z轴机架固定安装于所述Y轴滑台上，所述工作基板安装于所述Z轴滑台上。
2.根据权利要求I所述的可编程高精度柔性伺服定位装置，其特征在于，所述三个伺服电机分别通过丝杠传动机构带动对应的滑台移动。
3.根据权利要求2所述的可编程高精度柔性伺服定位装置，其特征在于，所述三个伺服电机分别通过同步带带动对应的丝杠传动机构运动。
4.根据权利要求I所述的可编程高精度柔性伺服定位装置，其特征在于，所述三个滑台分别通过滑动机构在对应的机架上移动。
5.根据权利要求4所述的可编程高精度柔性伺服定位装置，其特征在于，所述滑动机构包括滑块与导轨，所述滑块与所述滑台固定连接，所述导轨分别固定安装于对应的机架上。
6.根据权利要求I所述的可编程高精度柔性伺服定位装置，其特征在于，所述三个机架上分别设置有用于放置电缆的拖链机构。
7.根据权利要求6所述的可编程高精度柔性伺服定位装置，其特征在于，所述拖链机构包括拖链支架与拖链，所述拖链支架固定安装于对应的机架上，所述拖链安装于所述拖链支架上。
8.根据权利要求I所述的可编程高精度柔性伺服定位装置，其特征在于，所述伺服电机外侧分别设有伺服电机护罩。
9.根据权利要求I所述的可编程高精度柔性伺服定位装置，其特征在于，所述工作基板上安装有终端执行机构，所述终端执行机构是定位销机构或者夹紧机构。
10.根据权利要求I 9中任意一项所述的可编程高精度柔性伺服定位装置，其特征在于，所述微机控制系统包括配有机器人操作系统的中央处理器、输入输出接口、人机接口以及外部存储器。
专利摘要本实用新型公开了一种可编程高精度柔性伺服定位装置，用于对工作基板进行定位，包括三个机架，分别是X轴机架、Y轴机架、Z轴机架；三个伺服电机，分别是X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机；三个滑台，分别是X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台，以及微机控制系统，所述微机控制系统分别与所述X轴伺服电机、所述Y轴伺服电机与所述Z轴伺服电机信号连接；其中，三个服电机分别驱动对应的滑台在对应的机架上移动，所述Y轴机架固定安装于所述X轴滑台上，Z轴机架固定安装于所述Y轴滑台上，工作基板安装于所述Z轴滑台上。将三个伺服电机分别与所述微机控制系统信号连接，通过程序控制完成工作基板的空间定位，具有较高的重复定位精度。
文档编号B23Q15/22GK202571831SQ20122008708
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者李 昊 申请人:上海奥特博格汽车工程有限公司