三坐标动力装置及制造设备的制作方法

本发明涉及制造设备的，更具体地说，是涉及一种三坐标动力装置及制造设备。

背景技术：

1、制造设备中常用的三坐标移动平台，是一种在x、y、z三个方向实现移动的直角坐标系平台。三坐标移动平台主要包括x轴移动部分，y轴移动部分，z轴移动部分。一般以导轨、螺杆、滑动件及电机等结构逐层堆叠构建，加工刀具固定在最上层导轨的滑动件上，数控实现三轴联动后，可以驱动加工刀具到达指定空间位置，实施加工作业。三坐标平台结构简单，配套资源丰富，广泛应用于各类机床和自动化设备中。

2、然而，三坐标移动平台由三个线性轴相互垂直堆叠，存在线性结构刚性差的缺点；虽然多用龙门结构稍有补强，但会造成占用空间大；并且导轨、滑动件、螺杆和电机等累加的运动惯量，在经过逐层堆叠后呈几何级数增大，从而导致三坐标移动平台精度控制难度大；综上所述，现有的三坐标移动平台具有刚性差、占用空间大、运动惯量大、精度控制难度大、制造成本高、能耗高的缺点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种三坐标动力装置及制造设备，以解决现有三坐标移动平台存在的刚性差、占用空间大、运动惯量大、精度控制难度大、制造成本高、能耗高的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、第一方面，提供一种三坐标动力装置，包括：

4、平移组件，包括工作台、设于所述工作台上的平移横梁以及设于所述平移横梁上的滑动件，所述工作台定义有z轴，所述平移横梁的长度方向垂直所述z轴并且能够绕所述z轴转动，所述滑动件能够沿所述平移横梁的长度方向移动；

5、动力组件，包括与所述滑动件固定连接的平移件以及与所述平移件滑动配合的升降件，所述升降件用于固定连接加工工具并且能够沿着所述z轴方向升降。

6、通过采用上述技术方案：

7、首先，通过能够绕z轴转动的平移横梁以及能够沿着平移横梁的长度方向移动的滑动件实现了滑动件在x轴方向和y轴方向上的移动，这样避免了通过多个线性轴的堆叠来实现滑动件在水平方向上的移动，进而增加了结构的刚性，同时减少了结构占用空间增大了加工的有效行程，同时通过在z轴方向堆叠布置各轴驱动电机，从而减少了在z轴方向的投影面积，减少了装置的平面空间占用，在有限平面内实现较大的工作行程；

8、其次，减少线性轴的堆叠能够减少运动惯量的累加，提升三坐标动力装置控制精度，减少控制难度；

9、再次，实现了小体积尺寸和大加工行程；

10、最后，避免三坐标动力装置的逐层堆叠，减少运动惯量能够降低单一层级动力结构需要的刚性，提高单层动力结构的稳定性，降低制造成本以及能耗。

11、在一个实施例中，所述三坐标动力装置还包括设于所述工作台上的支撑架，所述支撑架与所述工作台沿着所述z轴方向依次排布，所述支撑架上设有用于驱使所述平移组件和所述动力组件运行的驱动件。

12、通过采用上述技术方案，使得整个三坐标动力装置在z轴方向上的投影面积更小，通过在z轴方向布置驱动件，在有限平面内实现较大的工作行程。

13、在一个实施例中，所述三坐标动力装置还包括与所述平移件连接的平移驱动件，所述平移驱动件用于驱使所述平移件沿所述平移横梁的长度方向移动；所述平移驱动件包括设于所述工作台上的平移动力结构、设于所述平移件上的平移驱动轮以及传动连接所述平移动力结构和所述平移驱动轮的平移传动结构，所述平移动力结构用于提供所述平移件的平移动力，所述平移驱动轮用于驱使所述平移件移动，所述平移传动结构用于将所述平移动力结构的动力传递至所述平移驱动轮上。

14、通过采用上述技术方案，将提供平移动力的平移动力结构设置在工作台上，避免将平移动力结构集成在动力组件上，这样减少了动力组件的重量和体积，进而减少了动力组件在移动时的运动惯量，从而提升了动力组件移动时的控制精度。

15、在一个实施例中，所述平移动力结构包括设于所述工作台上的平移机架以及设于所述平移机架上的平移动力输出轴，所述平移传动结构包括与所述平移机架连接的平移节肢臂、设于所述平移节肢臂的背离所述平移动力结构的平移动力轮，以及绕设于所述平移动力输出轴、所述平移动力轮和所述平移驱动轮上的平移传动带，所述平移节肢臂与所述平移机架弹性连接使所述平移节肢臂绕所述平移动力输出轴朝远离所述平移驱动轮转动以张紧所述平移传动带。

16、通过采用上述技术方案，平移节肢臂、平移动力轮和平移传动带的布置能够减少因平移驱动轮沿着x轴方向和y轴方向移动而影响平移动力输出轴的动力输出，进而降低平移动力输出轴的能耗。

17、在一个实施例中，所述三坐标动力装置还包括用于驱使所述升降件沿所述z轴方向升降的升降驱动件，所述升降驱动件包括设于所述工作台上的升降动力结构、设于所述平移件上的升降驱动轮以及传动连接所述升降动力结构和所述升降驱动轮的升降传动结构，所述升降动力结构用于提供所述升降件的升降动力，所述升降驱动轮用于驱使所述升降件沿所述z轴方向移动，所述升降传动结构用于将所述升降动力结构的动力传递至所述升降驱动轮上。

18、通过采用上述技术方案，将提供升降动力的升降动力结构设置在工作台上，避免将升降动力结构集成在动力组件上，这样减少了动力组件的重量和体积，进而减少了动力组件在移动时的运动惯量，从而提升了动力组件移动时的控制精度。

19、在一个实施例中，所述升降动力结构包括设于所述工作台上的升降机架以及设于所述升降机架上的升降动力输出轴，所述升降传动结构包括与所述升降机架连接的升降节肢臂、设于所述升降节肢臂的背离所述升降动力结构的升降动力轮，以及绕设于所述升降动力输出轴、所述升降动力轮和所述升降驱动轮上的升降传动带，所述升降节肢臂与所述升降机架弹性连接使所述升降节肢臂绕所述升降动力输出轴朝远离所述升降驱动轮转动以张紧所述升降传动带。

20、通过采用上述技术方案，升降节肢臂、升降动力轮和升降传动带的布置能够减少因升降驱动轮沿着x轴方向和y轴方向移动而影响升降动力输出轴的动力输出，进而降低升降动力输出轴的能耗。

21、在一个实施例中，所述动力组件还包括与所述升降件转动配合的转动件，所述转动件用于固定连接所述加工工具；

22、所述三坐标动力装置还包括用于驱使所述转动件绕所述升降件的中心轴转动的转动驱动件。

23、通过采用上述技术方案，使得加工工具能够相对升降件转动。

24、在一个实施例中，所述转动驱动件包括设于所述工作台上的转动动力结构、设于所述转动件上的转动驱动轮以及传动连接所述转动动力结构和所述转动驱动轮的转动传动结构，所述转动动力结构用于提供转动件的转动动力，所述转动驱动轮用于驱使所述转动件绕所述升降件的中心轴转动，所述转动传动结构用于将所述转动动力结构的动力传递至所述转动驱动轮上。

25、通过采用上述技术方案，将提供转动动力的转动动力结构设置在工作台上，避免将转动动力结构集成在动力组件上，这样减少了动力组件的重量和体积，进而减少了动力组件在转动时的运动惯量，从而提升了动力组件转动时的控制精度。

26、在一个实施例中，所述转动动力结构包括设于所述工作台上的转动机架以及设于所述转动机架上的转动动力输出轴，所述转动传动结构包括与所述转动机架连接的转动节肢臂、设于所述转动节肢臂的背离所述转动动力结构的转动动力轮，以及绕设于所述转动动力输出轴、所述转动动力轮和所述转动驱动轮上的转动传动带，所述转动节肢臂与所述转动机架弹性连接使所述转动节肢臂绕所述转动动力输出轴朝远离所述转动驱动轮转动以张紧所述转动传动带。

27、通过采用上述技术方案，转动节肢臂、转动动力轮和转动传动带的布置能够减少因转动驱动轮沿着x轴方向和y轴方向移动而影响转动动力输出轴的动力输出，进而降低转动动力输出轴的能耗。

28、在一个实施例中，所述平移组件还包括设于所述工作台上的转筒以及用于驱使所述转动绕所述z轴转动的转筒驱动件，所述平移横梁架设在所述转筒上。

29、通过采用上述技术方案，这样使得动力组件布置在平移横梁时能够更加稳定，减少运动惯量的产生。

30、第二方面，提供一种制造设备，包括加工工具和上述的三坐标动力装置，所述加工工具安装于所述三坐标动力装置上。

31、通过采用上述技术方案，本实施例在具有上述加工工具的优点的基础上，还具有体积小，运动惯量低，运行平稳的优点。