直线进给装置的制作方法

1.本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种直线进给装置。


背景技术：

2.直线进给系统是将驱动元件的旋转运动转换为工作台的直线进给运动的功能部件，是以数控机床为代表的复杂机电设备的重要组成，其性能直接影响机电设备的各项指标。
3.宏-微直线进给系统是直线进给系统当中的一种应用形式，但在微动平台的设计过程中，需要在宏平台上放置一整套完整的驱动-丝杠-导轨，使得系统的零部件和结合面数量增多，降低系统刚度和固有频率，同时由于宏平台与微动平台使用不同的两套导轨，会使得两个平台间产生耦合运动效应，影响定位精度和运动稳定性，因此，传统的宏-微直线进给系统在实际工业应用中难以取得理想的效果。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种直线进给装置，以解决现有技术中直线进给装置高速运动和较高机械分辨率不能兼具的问题。
5.根据本发明实施例的直线进给装置，包括：底座；第一移动机构，所述第一移动机构包括丝杆、第一驱动件、第一螺母、第一工作台，所述丝杆可转动地设在所述底座上，所述第一驱动件设在所述底座上且与所述丝杆运动联动以驱动所述丝杆转动，所述第一螺母设在所述丝杆上，且沿着所述丝杆的长度方向延伸，所述第一螺母连接所述第一工作台；第二移动机构，所述第二移动机构包括第二螺母、第二工作台、第二驱动件，所述第二螺母的内圈螺纹连接在所述第一螺母上，所述第二螺母的外圈设在所述第二工作台上，所述第二驱动件设在所述第二工作台上，且所述第二驱动件运动联动所述第二螺母以驱动所述第二螺母转动；导轨，所述导轨设在所述底座上，所述导轨连接所述第一工作台和所述第二工作台，以引导所述第一工作台和所述第二工作台运动。
6.根据本发明的直线进给装置，通过将丝杆可转动地设在底座上，第一驱动件设在底座上且与丝杆运动联动以驱动所述丝杆转动，第一螺母设在丝杆上且连接第一工作台；第二螺母的内圈螺纹连接在第一螺母上，同时可转动地设在第二工作台上，第二驱动件设在第二工作台上，且第二驱动件运动联动第二螺母以驱动第二螺母转动；导轨设在底座上，并且导轨连接第一工作台和第二工作台。由此，避免第一工作台和第二工作台间产生耦合运动效应，进而提高保证直线进给装置的定位精度和运动稳定性。
7.一些实施例中，所述丝杆上设有与所述第一螺母螺纹连接的第一螺纹，所述第一螺母的外圈上设有与第二螺母螺纹连接的第二螺纹，所述第二螺纹的导程小于所述第一螺纹的导程。
8.一些实施例中，所述导轨包括间隔开设置的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨
和所述第二导轨设在所述丝杆的相对两侧，且所述第一导轨和所述第二导轨平行于所述丝杆。
9.一些实施例中，所述第一工作台包括：第一平台，所述第一平台上设有第一容槽；第一螺母座，所述第一螺母座设在所述第一容槽内且连接所述第一螺母；第一滑块，所述第一平台的相对两端上均设有所述第一滑块，且所述第一平台一端的所述第一滑块设在所述第一导轨上，另一端的所述第一滑块设在所述第二导轨上。
10.一些实施例中，所述第二工作台包括：第二平台，所述第二平台上设有第二容槽，所述第二驱动件设在所述第二容槽内；第二螺母座，所述第二螺母座设在所述第二容槽内且连接所述第二螺母；第二滑块，所述第二平台的相对两端上均设有所述第二滑块，且所述第二平台一端的所述第二滑块设在所述第一导轨上，另一端的所述第二滑块设在所述第二导轨上。
11.一些实施例中，所述第二螺母包括：螺母主体，所述螺母主体套设在所述第一螺母上；轴承，所述轴承外套在所述螺母主体上，所述轴承内套在所述第二螺母座上。
12.一些实施例中，所述直线进给装置还包括设在所述第二容槽内的传动机构，所述传动机构的一端连接所述第二驱动件且另一端连接所述第二螺母，以将所述第二驱动件的驱动力传递至所述第二螺母。
13.一些实施例中，所述传动机构包括：从动啮合件，所述从动啮合件设在所述第二螺母上以驱动所述第二螺母转动；主动啮合件，所述主动啮合件与所述从动啮合件啮合，所述主动啮合件连接所述第二驱动件，以在所述第二驱动件的驱动下转动。
14.一些实施例中，所述底座包括：底座主体，所述导轨设在所述底座主体上；丝杠座，所述丝杠座设在所述底座主体上，所述丝杠可转动地设在所述丝杠座上。
15.一些实施例中，所述第一驱动件和所述第二驱动件为伺服电机。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1为本发明一个实施例的直线进给装置的结构示意图；
19.图2为本发明一个实施例的第一螺母与第二螺母连接结构示意图；
20.图3为本发明一个实施例的第二螺母结构示意图；
21.图4为本发明一个实施例的导轨、第一平台、第二平台、第一滑块和第二滑块的结构示意图。
22.附图标记：
23.100、直线进给装置；
24.10、底座；
25.110、底座主体；120、丝杠座；
26.20、第一移动机构；
27.210、丝杆；2101、第一螺纹；
28.220、第一驱动件；
29.230、第一螺母；2301、第二螺纹；
30.240、第一工作台；2401、第一平台；2402、第一螺母座；2403、第一滑块；
31.30、第二移动机构；
32.310、第二螺母；3101、螺母本体；3102、轴承；3103、内圈螺纹；
33.320、第二工作台；3201、第二平台；3202、第二螺母座；3203、第二滑块；
34.330、第二驱动件；
35.40、导轨；
36.410、第一导轨；420、第二导轨；
37.50、传动机构；
38.510、主动啮合件；520、从动啮合件。
具体实施方式
39.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
42.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.下面参考图1-图4，描述根据本发明实施例的直线进给装置100。
45.如图1至图3所示，根据本发明实施例的直线进给装置100包括：底座10、第一移动机构20、第二移动机构30和导轨40。
46.第一移动机构20包括丝杆210、第一驱动件220、第一螺母230、第一工作台240，丝杆210可转动地设在底座10上，第一驱动件220设在底座10上且与丝杆210运动联动以驱动丝杆210转动，第一螺母230设在丝杆210上，且沿着丝杆210的长度方向延伸，第一螺母230连接第一工作台240；第二移动机构30包括第二螺母310、第二工作台320、第二驱动件330，第二螺母310的内圈螺纹3103连接在第一螺母230上，第二螺母310的外圈可转动地设在第二工作台320上，第二驱动件330设在第二工作台320 上，且第二驱动件330运动联动第二螺母310以驱动第二螺母310转动；导轨40设在底座10上，导轨40连接第一工作台240和第二工
作台320，以引导第一工作台240和第二工作台320运动。
47.例如，首先，第一驱动件220驱动丝杠210旋转运动，丝杠210驱动第一螺母230 向前运动，第一螺母230连接在第一工作台240上，在第一螺母230的带动下，第一工作台240随之向前运动，此时，第二螺母310的内圈螺纹3103连接在第一螺母230上，第二螺母310相对第一螺母230静止，第一螺母230带动第二螺母310向前运动，第二螺母310带动第二平台320向前运动，因此第二平台320也将向前运动。
48.接着，在第二驱动件330的驱动下，第二螺母310将转动，进而再次带动第二工作台320继续向前运动，同时底座10上设有导轨40，导轨40连接第一工作台240和第二工作台320，以使得第一工作台240和第二工作台320在同一导轨40上做直线进给运动。
49.根据本发明的实施例的直线进给装置100，通过将丝杆210可转动地设在底座10上，第一驱动件220设在底座10上且与丝杆210运动联动以驱动丝杆210转动，第一螺母设在丝杆210上且连接第一工作台240；第二螺母310的内圈螺纹3103连接在第一螺母 230上，同时可转动地设在第二工作台320上，第二驱动件330设在第二工作台320上，且第二驱动件330运动联动第二螺母310以驱动第二螺母310转动；导轨40设在底座 10上，并且导轨40连接第一工作台240和第二工作台320。由此，避免了第一工作台 240和第二工作台320间产生耦合运动效应，进而可以提高直线进给装置100的定位精度和运动稳定性。
50.一些实施例中，如图1和图2所示，丝杆210上设有与第一螺母230螺纹连接的第一螺纹2101，第一螺母230的外圈上设有与第二螺母310螺纹连接的第二螺纹2301，第二螺纹2301的导程小于第一螺纹2101的导程。也就是说，丝杠210上开设有第一螺纹2101，用于和第一螺母230连接，第一螺母230的外圈上开设有第二螺纹2301，用于和第二螺母310连接，同时第二螺纹2301的导程远小于第一螺纹2101的导程。由此，可以使得直线进给装置100在丝杠210上第一螺纹2101的大导程的效果下实现高速运动，在第一螺母230上第二螺纹2301的小导程的效果下实现高机械分辨力运动。
51.一些实施例中，如图1和图4所示，导轨40包括间隔开设置的第一导轨410和第二导轨420，第一导轨410和第二导轨420设在丝杆210的相对两侧，且第一导轨410和第二导轨420平行于丝杆210，使第一工作台240与第二工作台320运动的更加稳定。也就是说，导轨40上间隔布置有第一导轨410和第二导轨420，第一导轨410和第二导轨420分别位于丝杠210的两侧，且与丝杠210相互平行。由此，第一工作台240和第二工作台320共用第一导轨410和第二导轨420，避免第一工作台240和第二工作台320 间产生耦合运动效应，进而可以保证直线进给装置100的定位精度和运动稳定性。
52.一些实施例中，如图1、图2和图4所示，第一工作台240包括：第一平台2401，第一平台2401上设有第一容槽；第一螺母座2402，第一螺母座2402设在第一容槽内且连接第一螺母230；第一滑块2403，第一平台2401的相对两端上均设有第一滑块2403，且第一平台2401一端的第一滑块2403设在第一导轨410上，另一端的第一滑块2403 设在第二导轨420上。也就是说，第一平台2401、第一螺母座2402和第一滑块2403 共同组成第一工作台240，通过第一平台2401上设有第一容槽，第一平台2401的两端设有第一滑块2403，第一滑块2403分别设在第一导轨410和第二导轨420上，实现第一工作台240的工作。需要说明的是，第一滑块2403的数量可以是两个，也可以是多个，根据实际需要来选择。
53.一些实施例中，如图1、图2和图4，第二工作台320包括：第二平台3201，第二平台
3201上设有第二容槽，第二驱动件330设在第二容槽内；第二螺母座3202，第二螺母座3202设在第二容槽内且连接第二螺母310；第二滑块3203，第二平台3201的相对两端上均设有第二滑块3203，且第二平台3201一端的第二滑块3203设在第一导轨410 上，另一端的第二滑块3203设在第二导轨420上。也就是说，第二平台3201、第二螺母座3402和第二滑块3203共同组成第二工作台320，通过第二平台3201上设有第二容槽，第二平台3201的两端设有第二滑块3203，第二滑块3203分别设在第一导轨410 和第二导轨420上，实现第二工作台320的工作。需要说明的是，第二滑块3203的数量可以是两个，也可以是多个，根据实际需要来选择。
54.一些实施例中，如图1、图2和图3所示，第二螺母310包括：螺母主体3101，螺母主体3101套设在第一螺母230上；轴承3102，轴承3102外套在螺母主体3101上，轴承3102内套在第二螺母座3202上。
55.一些实施例中，如图1和图2所示，直线进给装置100还包括设在第二容槽内的传动机构50，传动机构50的一端连接第二驱动件510且另一端连接第二螺母310，以将第二驱动件330的驱动力传递至第二螺母310，实现运动的传递，提高效率。
56.一些实施例中，如图1所示，传动机构50包括：从动啮合件520，从动啮合件520 设在第二螺母310上以驱动第二螺母310转动；主动啮合件510，主动啮合件510与从动啮合件520啮合，主动啮合件510连接第二驱动件330，以在第二驱动件330的驱动下转动。也就是说，第二驱动件330提供动力，驱动主动啮合件520转动，进而驱动从动啮合件510转动，从动啮合件510和第二螺母310相连接，进而驱动第二螺母310转动，运动平稳。由此，直线进给装置100中的第一移动机构20得以向前运动。
57.一些实施例中，如图1所示，底座10包括：底座主体110，导轨40设在底座主体110上；丝杠座120，丝杠座120设在底座主体110上，丝杠210可转动地设在丝杠座 120上，从而使丝杠210转动的更加稳定。也就是说，丝杠210可转动地设在丝杠座120 上，丝杠座120设置在底座主体110上，导轨40设在底座主体110上。由此，丝杠120 可实现在底座主体110上转动，使得第一移动机构20和第二移动机构30沿着导轨40 向前运动。
58.一些实施例中，如图1所示，第一驱动件220和第二驱动件330为伺服电机，简单易得、精确度高。也就是说，伺服电机提供驱动动力源，以使得第一移动机构20和第二移动机构30向前运动。
59.下面结合附图，描述本发明直线进给装置100的一个具体实施例。
60.如图1-图4所示，直线进给装置100，包括：底座10、第一移动机构20、第二移动机构30、导轨40和传动机构50。
61.第一移动机构20包括丝杆210、第一驱动件220、第一螺母230、第一工作台240，丝杆210可转动地设在底座10上，第一驱动件220设在底座10上且与丝杆210运动联动以驱动丝杆210转动，第一螺母230设在丝杆210上，且沿着丝杆210的长度方向延伸，第一螺母230连接第一工作台240。
62.第二移动机构30包括第二螺母310、第二工作台320、第二驱动件330，第二螺母 310的内圈螺纹3103连接在第一螺母230上，第二螺母310的外圈可转动地设在第二工作台320上，第二驱动件330设在第二工作台320上，且第二驱动件330运动联动第二螺母310以驱动第二螺母310转动。
63.导轨40设在底座10上，导轨40连接第一工作台240和第二工作台320，以引导第一工作台240和第二工作台320运动。
64.丝杆210上设有与第一螺母230螺纹连接的第一螺纹2101，第一螺母230的外圈上设有与第二螺母310螺纹连接的第二螺纹2301，第二螺纹2301的导程小于第一螺纹2101 的导程。
65.导轨40包括间隔开设置的第一导轨410和第二导轨420，第一导轨410和第二导轨 420设在丝杆210的相对两侧，且第一导轨410和第二导轨420平行于丝杆210。
66.第一工作台240包括：第一平台2401，第一平台2401上设有第一容槽；第一螺母座2402，第一螺母座2402设在第一容槽内且连接第一螺母230；第一滑块2403，第一平台2401的相对两端上均设有第一滑块2403，且第一平台2401一端的第一滑块2403 设在第一导轨410上，另一端的第一滑块2403设在第二导轨420上。
67.第二工作台320包括：第二平台3201，第二平台3201上设有第二容槽，第二驱动件330设在第二容槽内；第二螺母座3202，第二螺母座3202设在第二容槽内且连接第二螺母310。
68.第二平台3201的相对两端上均设有第二滑块3203，且第二平台3201一端的第二滑块3203设在第一导轨410上，另一端的第二滑块3203设在第二导轨420上。
69.第二螺母310包括：螺母主体3101，螺母主体3101套设在第一螺母上230；轴承 3102，轴承3102外套在螺母主体3101上，轴承3102内套在第二螺母座3202上。
70.直线进给装置100还包括设在第二容槽内的传动机构50，传动机构50的一端连接第二驱动件330且另一端连接第二螺母310，以将第二驱动件330的驱动力传递至第二螺母310。
71.传动机构50包括：从动啮合件520，从动啮合件520设在第二螺母310上以驱动第二螺母310转动；主动啮合件510，主动啮合件510与从动啮合件520啮合，主动啮合件510连接第二驱动件330，以在第二驱动件330的驱动下转动。
72.底座10包括：底座主体110，导轨40设在底座主体110上；丝杠座120，丝杠座 120设在底座主体110上，丝杠可210转动地设在丝杠座120上。
73.第一驱动件220和第二驱动件330为伺服电机。
74.在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
75.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。