一种制冷机的3d移动平台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种制冷机的3D移动平台，包括基座和设置在基座上的用以安装制冷机的三维移动机构，所述三维移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构以实现制冷机在X、Y、Z三维方向上的移动，制冷机通过固定装置安装在所述Z轴移动机构上，所述固定装置上设有对制冷机进行Z向微调的Z向微调装置。本发明的制冷机的3D移动平台通过在三维移动机构上设置Z向微调装置，一方面能精确控制制冷机在三维空间内的位移，另一方面Z向微调装置能够消除制冷机因自身重力因素导致在Z向上的位移偏差，确保了制冷机的三维移动精度。
【专利说明】 一种制冷机的3D移动平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种移动平台，尤其涉及一种控制制冷机在三维上精密移动的平台。
【背景技术】
[0002]在精密机械领域，需要对一些工件在某些温度、压力或者其他情况下进行精确的检测，而制冷机是一种能够将物体或一定空间的温度通过机械和制冷剂将温度降低的装置，可采用制冷机对被测工件进行降温，对于精密工件，制冷机需要在一个三维空间内自由移动，以使整个被测工件达到温度要求，且制冷机的三维移动位置要求能够高精度控制，以精确控制被测工件上各处的温度，从而获得对被测工件的精确测量结果。因制冷机结构较大、比较重，通过人工手动调节制冷机的三维移动位置是不现实也是不精确的，因此，亟需针对制冷机设置专用的高精度的三维移动平台，以满足被测工件的测量需求。
【发明内容】
[0003]本发明克服了现有技术的不足，提供一种能够高精度控制制冷机在三维空间内自动精确移动三维移动平台。
[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案为:一种制冷机的3D移动平台，其特征在于:包括基座和设置在基座上的用以安装制冷机的三维移动机构，所述三维移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构以实现制冷机在X、Y、Z三维方向上的移动，制冷机通过固定装置安装在所述Z轴移动机构上，所述固定装置上设有对制冷机进行Z向微调的Z向微调装置。
[0005]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述基座上还设有水平调节所述三维移动机构的一维移动机构，所述三维移动机构与一维移动机构之间通过两平行的、滑动设置在所述一维移动机构上的支撑板连接，所述X轴移动机构横跨在两所述支撑板上、与两支撑板形成门形的框架，所述Y轴移动机构安装在所述X轴移动机构上，所述Z轴移动机构安装在所述Y轴移动机构上。
[0006]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述固定装置包括安装在所述Z轴移动机构上沿Z向移动的半球形基座、用以吊挂制冷机的平行连接到所述半球形基座上的球形吊座，所述球形吊座通过连接纵向的导向柱连接到所述半球形基座上，所述Z向微调装置安装在所述半球形基座与球形吊座上并驱动所述球形吊座沿所述导向柱相对所述半球形基座移动。
[0007]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述Z向微调装置包括等分设置在所述半球形基座上的三个第一万向节、分别与各第一万向节位置相对应的、等分设置在所述球形吊座上的三个第二万向节，各所述第一万向节与第二万向节之间分别通过传动件连接，其中两所述第二万向节上均连接有自锁手柄，各所述第一万向节、第二万向节均通过调心球轴承分别安装在所述半球形基座与球形吊座上。
[0008]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述固定装置还包括连接半球形基座两侧与Z轴移动机构之间的两加强筋、连接两加强筋的加强板，所述加强板连接到所述Z轴移动机构上。
[0009]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述基座上还设有防止所述三维移动机构在所述一维移动机构带动下越位的光感装置。
[0010]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述一维移动机构包括水平平行设置在所述基座上的两第一滑轨，两所述第一滑轨上均滑动连接有分别固定两所述支撑板的第一滑块，各所述第一滑轨上的至少一个所述第一滑块上连接有将所述第一滑块锁紧在所述第一滑轨上的锁紧把手。
[0011]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述X轴移动机构包括横向连接两所述支撑板的第一横梁，水平平行设置在所述第一横梁上的两第二滑轨，滑动跨设在两所述第二滑轨上用以承载所述Y轴移动机构的第二横梁，以及驱动所述第二横梁沿两所述第二滑轨滑动的X向丝杆组件；
所述Y轴移动机构包括两平行的并垂直于所述第二滑轨的设置在所述第二横梁上的第三滑轨，滑动设置在两所述第三滑轨上用以承载所述Z轴移动机构的侧支架，以及驱动所述侧支架沿两所述第三滑轨滑动的Y向丝杆组件；
所述Z轴移动机构包括两平行的纵向设置在所述侧支架上的第四滑轨，以及驱动所述固定装置沿两所述第四滑轨滑动的Z向丝杆组件。
[0012]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述侧支架包括滑动跨设在两所述第三滑轨上的第三横梁，垂直连接在所述第三横梁上的侧梁，所述侧梁与第三横梁之间连接有侧板，两所述第四滑轨纵向设置在所述侧梁上。
[0013]本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述基座上还设有与所述光感装置电连接的用以控制所述X向丝杆组件、Y向丝杆组件和Z向丝杆组件传动的电气箱。
[0014]本发明解决了【背景技术】中存在的缺陷，本发明的制冷机的3D移动平台通过在三维移动机构上设置Z向微调装置，一方面能精确控制制冷机在三维空间内的位移，另一方面Z向微调装置能够消除制冷机因自身重力因素导致在Z向上的位移偏差，确保了制冷机的三维移动精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]图1是本发明的优选实施例的立体结构示意图；
图中:10、基座，20、X轴移动机构，21、第一横梁，22、第二滑轨，23、第二横梁，24、X向丝杆组件，30,Y轴移动机构，31、第三滑轨，32、侧支架，321、第三横梁，322、侧梁，323、侧板，33、Y向丝杆组件，40、Z轴移动机构，41、第四滑轨，42、Z向丝杆组件，50、固定装置，51、半球形基座，52、球形吊座,53、导向柱,54、加强筋,55、加强板,60、Z向微调装置,61、第一万向节，62、第二万向节，63、传动件，64、自锁手柄，65、调心球轴承，70、一维移动机构，71、第一滑轨，72、第一滑块，73、锁紧把手，80、支撑板，90、电气箱，100、被测工件，200、制冷机。
【具体实施方式】
[0017]现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0018]如图1所示，一种制冷机的3D移动平台，包括基座10和设置在基座10上的用以安装制冷机200的三维移动机构，该三维移动机构包括X轴移动机构20、Y轴移动机构30和Z轴移动机构40以实现制冷机在X、Y、Z三维方向上的移动，制冷机200通过固定装置50安装在Z轴移动机构40上，在固定装置50上设有对制冷机200进行Z向微调的Z向微调装置60，通过X轴移动机构20、Y轴移动机构30和Z轴移动机构40可实现制冷机200在三维空间内的精确位移，但制冷机200属于较重的负载，在进行Z向移动时，引起自身重力的原因，其Z向位移度会存在偏差，通过设置Z向微调装置60来消除该偏差，以确保制冷机200在Z向位移的精确度。
[0019]优选的，为确保制冷机200在三维空间内的移动精度，上述的X轴移动机构20、Y轴移动机构30和Z轴移动机构40在结构上均采用两方轨四滑块预压结构，驱动上采取伺服电机加丝杆的驱动方式，因此，上述的三维移动机构在驱动制冷机200移动时，因制冷机200属于较重的负载，其在三维空间内的位移是十分缓慢的，因此，需增设一维移动机构70，使制冷机200快速到达一维上的坐标位置，再利用三维移动机构对制冷机200的位移进行精确控制。具体的，将一维移动机构70设置在基座10上，用于水平调节三维移动机构，可在三维移动机构与一维移动机构70之间通过两平行的、滑动设置在一维移动机构70上的支撑板80连接，将X轴移动机构20横跨在两支撑板80上、与两支撑板80形成门形的框架，将Y轴移动机构30安装在X轴移动机构20上，Z轴移动机构40安装在Y轴移动机构30上。测量工件时，将被测工件100放置在形成的门形的框架内，可初步定位被测工件100的位置，而安装在Z轴移动机构40上的制冷机200正好位于被测工件100上方，通过在三维空间内移动制冷机200，能全面地对被测工件100进行制冷，便于精确地测量。
[0020]具体的，本发明中的固定装置50包括安装在Z轴移动机构40上可沿Z向移动的半球形基座51、用以吊挂制冷机200的平行连接到半球形基座51上的球形吊座52，该球形吊座52通过连接纵向的导向柱53连接到半球形基座51上，在外力的作用下，球形吊座52可沿导向柱53相对半球形基座51移动，通过球形吊座52带动制冷机200在Z向上进行微调，以精确控制制冷机200在Z向的位移度。而球形吊座52的运动可通过Z向微调装置60来实现，将Z向微调装置60安装在半球形基座51与球形吊座52上即可驱动球形吊座52沿导向柱53相对半球形基座51移动。
[0021]进一步的，固定装置50还包括分别连接半球形基座51两侧与Z轴移动机构40之间的两加强筋54、连接两加强筋54的加强板55，将加强板55连接到Z轴移动机构40上并与半球形基座51的一侧固接。从受力角度分析，单纯设置承载制冷机200重量的半球形基座51，半球形基座51利用球形吊座52带动制冷机200在Z轴移动机构的驱动下Z向移动时，极大考验半球形基座51的承载力度且半球形基座51会变形损坏,利用加强筋54与加强板55的结构，可分解半球形基座51的承受力，因此能更好地承载制冷机200。
[0022]本发明中，Z向微调装置60包括呈120°等分设置在半球形基座51上的三个第一万向节61、分别与各第一万向节61位置相对应的、呈120°等分设置在球形吊座52上的三个第二万向节62，各第一万向节61与第二万向节62之间分别通过传动件63连接，其中两第二万向节62上均连接有自锁手柄64，将各第一万向节61、第二万向节62均通过调心球轴承65分别安装到半球形基座51与球形吊座52上。利用第一万向节61与第二万向节62实现不同方向的轴动力输出，即利用第一万向节61与第二万向节62从三个方向上传输Z向的动力，通过拉动自锁手柄64将球形吊座52，使第一万向节61与第二万向节62从三个方向上传输Z向的动力，从而带动球形吊座52沿导向柱53相对半球形基座51移动，对制冷机200进行Z向的微调。本发明中的Z向微调装置60虽然是通过手动调节，但利用的是万向节的传动方式，因而，调节时较轻松，不费力。
[0023]优选的，本发明中通过设置一维移动机构70使制冷机200快速到达一维上的坐标位置，但是在手动驱动一维移动机构70的情况下，并不能精确控制制冷机200到达所需要的坐标位置处，会产生有偏差，因此可在基座10上设置防止三维移动机构在一维移动机构70带动下越位的光感装置，光感装置可采用光电感应传感器，进行位置上的控制。
[0024]本发明中一维移动机构70包括水平平行设置在基座10上的两第一滑轨71，两第一滑轨71上均滑动连接有分别固定两支撑板80的第一滑块72，各第一滑轨71上的至少一个第一滑块72上连接有将第一滑块72锁紧在第一滑轨71上的锁紧把手73。一维移动机构70可进行大行程移动，在当一维移动机构70通过带动两支撑板80使三维移动机构到达预定位置后，利用锁紧把手73将第一滑块72锁紧在第一滑轨71上，从而固定住两支撑板80，后续可再通过三维移动机构对制冷机200的位移进行精确控制。
[0025]具体的，本发明中X轴移动机构20包括横向连接两支撑板80的第一横梁21，水平平行设置在第一横梁21上的两第二滑轨22，通过连接滑块滑动跨设在两第二滑轨22上用以承载Y轴移动机构30的第二横梁23，以及驱动第二横梁23沿两第二滑轨22滑动的X向丝杆组件24 ；Y轴移动机构30包括两平行的并垂直于第二滑轨22的设置在第二横梁23上的第三滑轨31，通过连接滑块滑动设置在两第三滑轨31上用以承载Z轴移动机构40的侧支架32，以及驱动侧支架32沿两第三滑轨31滑动的Y向丝杆组件33 ;而Z轴移动机构40包括两平行的纵向设置在侧支架32上的第四滑轨41，以及驱动固定装置50沿两第四滑轨41滑动的Z向丝杆组件42，即将固定装置50中的加强板55通过连接滑块滑动连接到两第四滑轨41上，利用伺服电机驱动丝杆使固定装置50进行Z向上的移动。本发明中所说的丝杆组件包括丝杆、丝母，固定丝杆两端的轴承座。
[0026]进一步的，本发明中的侧支架32包括滑动跨设在两第三滑轨31上的第三横梁321，垂直连接在第三横梁321上的侧梁322，侧梁322与第三横梁321之间连接有侧板323，而两第四滑轨41纵向设置在侧梁322上。侧支架32的结构设计能更好地使Z轴移动移动承载制冷机200进行Z向的移动。
[0027]本发明中在基座10上还设有与光感装置电连接的用以控制X向丝杆组件24、Υ向丝杆组件33和Z向丝杆组件42传动的电气箱90，本发明中的X向丝杆组件24、Y向丝杆组件33和Z向丝杆组件42分别通过步进电机驱动，而各步进电机的工作由电气箱90进行操控。
[0028]本发明的制冷机的3D移动平台的有益效果是:
1、通过在三维移动机构上设置Z向微调装置，一方面能精确控制制冷机在三维空间内的位移，另一方面Z向微调装置能够消除制冷机因自身重力因素导致在Z向上的位移偏差，确保了制冷机的三维移动精度；
2、通过设置一维移动机构，可快速调节三维移动机构到达指定位置，并通过光感装置防止制冷机越位； 3、伺服电机与丝杆的驱动方式确保了三维移动机构的运动精度。
[0029]以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
【权利要求】
1.一种制冷机的3D移动平台，其特征在于:包括基座和设置在基座上的用以安装制冷机的三维移动机构，所述三维移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构以实现制冷机在X、Y、Z三维方向上的移动，制冷机通过固定装置安装在所述Z轴移动机构上，所述固定装置上设有对制冷机进行Z向微调的Z向微调装置。
2.根据权利要求1所述的制冷机的3D移动平台，其特征在于:所述基座上还设有水平调节所述三维移动机构的一维移动机构，所述三维移动机构与一维移动机构之间通过两平行的、滑动设置在所述一维移动机构上的支撑板连接，所述X轴移动机构横跨在两所述支撑板上、与两支撑板形成门形的框架，所述Y轴移动机构安装在所述X轴移动机构上，所述Z轴移动机构安装在所述Y轴移动机构上。
3.根据权利要求2所述的制冷机的3D移动平台，其特征在于:所述固定装置包括安装在所述Z轴移动机构上沿Z向移动的半球形基座、用以吊挂制冷机的平行连接到所述半球形基座上的球形吊座，所述球形吊座通过连接纵向的导向柱连接到所述半球形基座上，所述Z向微调装置安装在所述半球形基座与球形吊座上并驱动所述球形吊座沿所述导向柱相对所述半球形基座移动。
4.根据权利要求3所述的制冷机的3D移动平台，其特征在于:所述Z向微调装置包括等分设置在所述半球形基座上的三个第一万向节、分别与各第一万向节位置相对应的、等分设置在所述球形吊座上的三个第二万向节，各所述第一万向节与第二万向节之间分别通过传动件连接，其中两所述第二万向节上均连接有自锁手柄，各所述第一万向节、第二万向节均通过调心球轴承分别安装在所述半球形基座与球形吊座上。
5.根据权利要求3所述的制冷机的3D移动平台，其特征在于:所述固定装置还包括连接半球形基座两侧与Z轴移动机构之间的两加强筋、连接两加强筋的加强板，所述加强板连接到所述Z轴移动机构上。
6.根据权利要求5所述的制冷机的3D移动平台，其特征在于:所述基座上还设有防止所述三维移动机构在所述一维移动机构带动下越位的光感装置。
7.根据权利要求6所述的制冷机的3D移动平台，其特征在于:所述一维移动机构包括水平平行设置在所述基座上的两第一滑轨，两所述第一滑轨上均滑动连接有分别固定两所述支撑板的第一滑块，各所述第一滑轨上的至少一个所述第一滑块上连接有将所述第一滑块锁紧在所述第一滑轨上的锁紧把手。
8.根据权利要求7所述的制冷机的3D移动平台，其特征在于:所述X轴移动机构包括横向连接两所述支撑板的第一横梁，水平平行设置在所述第一横梁上的两第二滑轨，滑动跨设在两所述第二滑轨上用以承载所述Y轴移动机构的第二横梁，以及驱动所述第二横梁沿两所述第二滑轨滑动的X向丝杆组件； 所述Y轴移动机构包括两平行的并垂直于所述第二滑轨的设置在所述第二横梁上的第三滑轨，滑动设置在两所述第三滑轨上用以承载所述Z轴移动机构的侧支架，以及驱动所述侧支架沿两所述第三滑轨滑动的Y向丝杆组件； 所述Z轴移动机构包括两平行的纵向设置在所述侧支架上的第四滑轨，以及驱动所述固定装置沿两所述第四滑轨滑动的Z向丝杆组件。
9.根据权利要求8所述的制冷机的3D移动平台，其特征在于:所述侧支架包括滑动跨设在两所述第三滑轨上的第三横梁，垂直连接在所述第三横梁上的侧梁，所述侧梁与第三横梁之间连接有侧板，两所述第四滑轨纵向设置在所述侧梁上。
10.根据权利要求9所述的制冷机的3D移动平台，其特征在于:所述基座上还设有与所述光感装置电连接的用以控制所述X向丝杆组件、Y向丝杆组件和Z向丝杆组件传动的电 气箱。
【文档编号】G01D11/30GK104048691SQ201410229498
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】尚文, 李相鹏 申请人:苏州科技学院