专利名称：三维精密工作台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及材料处理设备技术领域，特别涉及一种三维精密工作台。
背景技术：
冷喷涂是现代逐步发展起来的一种材料处理方法，通过在加工件的表面喷涂不同的材料，实现防腐、防磨损、美观等作用。冷喷涂机的三维精密工作台是其核心部件，主要用于加工工件的装夹及运动。传统的三维精密工作台的X轴和Y轴主要由步进马达驱动，通过螺旋丝杠丝母传动，升降台也由步进马达驱动，通过蜗轮蜗杆传动，升降台采用X形结构，步进马达放置在中间节点上。传统的三维精密工作台存在的缺陷主要体现在以下几个方面(1)步进马达的转动惯量较小，当驱动较重的负载时，必须选用功率非常大的步进马达，这样带来了成本高的缺点；(2)步进马达的控制精度要远远低于伺服电机，动态性能也没有伺服电机好；(3)螺旋丝杠丝母传动存在反向间隙大，运动精度和稳定性不好的问题，使得工作台的定位精度和重复定位精度不高，无法满足精密加工要求；(4)升降台的步进马达驱动蜗轮蜗杆传动， 由于反向间隙大，高精密的蜗轮蜗杆较难加工，因此其传动的定位精度和重复定位精度均不能达到精密级的要求。
实用新型内容(一)要解决的技术问题本实用新型要解决的技术问题是如何提供一种由伺服电机驱动的三维精密工作台，以提高该三维精密工作台的控制精度。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本实用新型提供一种三维精密工作台，其包括由伺服电机 500驱动的旋转轴100、升降台300和XY十字拖板600 ；所述旋转轴100、升降台300的升降轴、XY十字拖板600的X轴和Y轴均采用数字量进行控制，且四轴联动；所述三维精密工作台还包括工作台200 ；所述XY十字拖板600、升降台300、工作台200和旋转轴100依次由下至上固定连接。优选地，所述三维精密工作台还包括防尘罩400和基座700 ；所述XY十字拖板600固定在所述基座700上；所述防尘罩400设置于所述XY十字拖板600的表面。优选地，所述升降台300包括底座312、支架311、支座310、轴承座315、升降板 322、下导向柱306、传动丝杆307和直线轴承305 ；所述支架311固定在所述底座312上；[0017]所述轴承座315固定在所述支架311上；所述传动丝杆307固定在所述轴承座315上，所述升降板322固定在所述传动丝杆307上，且可在所述传动丝杆307的带动下，沿所述下导向柱306上下运动；所述下导向柱306通过支座310固定在所述底座312上；所述直线轴承305设置在所述升降板322和下导向柱306之间。优选地，所述升降台300还包括下碰块321、上碰块324、上行程开关327、下行程开关318以及固定板323 ；所述固定板323固定在所述下导向柱306顶端；所述下行程开关318安装在所述轴承座315上，所述上行程开关327安装在所述固定板323上；所述下碰块321和上碰块3 分别安装在所述升降板322的上方和下方。优选地，所述升降台300还包括分别安装在所述升降板322下表面和上表面的下碰块支架320和上碰块支架325 ；所述下碰块321安装在所述下碰块支架320上；所述上碰块3M安装在所述上碰块支架325上。优选地，所述旋转轴100包括旋转电机101、联轴器102、轴座106、主动轴110 ；所述旋转电机101与所述轴座106固定连接，并且所述旋转电机101的输出轴通过所述联轴器102与所述主动轴110的尾端相连；所述轴座106安装在所述工作台200上。优选地，所述旋转轴100还包括两个滚动轴承105 ；所述主动轴110通过所述两个滚动轴承105安装在所述轴座106内部。优选地，所述两个滚动轴承105之间采用内隔套108和外隔套107定位，并采用螺母104锁紧所述滚动轴承105的内外圈。优选地，所述旋转轴100还包括安装在所述轴座106上的端法兰109，所述端法兰 109内部安装有密封圈112。优选地，所述旋转轴100还包括从动轴座114、定位板118、从动轴111、左端盖 116、右端盖113和导向键115 ；所述从动轴座114、定位板118安装在所述工作台200上；所述从动轴111安装在所述从动轴座114中，所述从动轴111两端由所述左端盖 116和右端盖113支撑；所述导向键115安装在所述从动轴111的键槽中。(三)有益效果本实用新型所述三维精密工作台，采用伺服电机驱动旋转轴、升降台和XY十字拖板，可以驱动大惯量的负载，提高控制精度；同时，旋转轴、升降台的升降轴、XY十字拖板的 X轴和Y轴均采用数字量进行控制并且四轴联动，进一步提高控制精度，便于加工形状复杂的工件。
图1是本实用新型的三维精密工作台的主体结构图；[0043]图2是本实用新型的三维精密工作台的旋转轴的结构图；图3是本实用新型的三维精密工作台的升降台的正向剖视图；图4是本实用新型的三维精密工作台的升降台的侧视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。图1是本实用新型的三维精密工作台的主体结构图。如图1所示，该三维精密工作台包括旋转轴100、工作台200、升降台300、防尘罩400、伺服电机500、XY十字拖板600 和基座700。所述旋转轴100、升降台300的升降轴、XY十字拖板600的X轴和Y轴均采用数字量进行控制，并且四轴联动。四轴联动是指四个轴的运动速度有一定的比例关系，是有相互关系的，而不是独立运动的。所述基座700、XY十字拖板600、升降台300、工作台200和旋转轴100依次由下至
上固定连接。所述伺服电机500置于所述XY十字拖板600的侧部。所述防尘罩400设置于所述XY十字拖板600的表面。图2是本实用新型的三维精密工作台的旋转轴100的结构图。如图2所示，该旋转轴100包括旋转电机101、联轴器102、连接法兰103、螺母104、轴承105、轴座106、外隔套107、内隔套108、端法兰109、主动轴110、从动轴111、密封圈112、右端盖113、从动轴座 114、导向键115、左端盖116、螺杆117、定位板118。轴座106通过螺钉安装于工作台200上。从动轴座114和定位板118也通过螺钉安装于工作台200上。主动轴110通过一对滚动轴承105安装于轴座106内，滚动轴承105 之间采用内隔套108和外隔套107定位并采用螺母104锁紧(滚动轴承是由内、外圈和介于内外圈之间的滚动体所组成的；这里的锁紧其实是压紧的意思，滚动轴承在受到轴向力作用时，内外圈之间有相对滑动，形成间隙，采用螺母104锁紧可以去除这个间隙。。旋转电机101采用螺栓连接方式与连接法兰103相连后，再用螺钉整体与轴座106连接。旋转电机 101的输出轴通过联轴器102与主动轴110尾端相连。端法兰109用螺钉连接在轴座106 上，端法兰109内安装了密封圈112，防止水及其它杂物的进入。从动轴111安装于从动轴座114中，两端由左端盖116和右端盖113支撑，并采用密封圈112密封，导向键115安装于从动轴111的键槽中，通过螺杆117来调整从动轴111在从动轴座114中的位置。图3是本实用新型的三维精密工作台的升降台300的结构图，图4是本实用新型的三维精密工作台的升降台的侧视图。如图3、4所示，该升降台300包括平台301、上导向柱303、直线轴承305、下导向柱306、传动丝杠307、支座310、支架311、底座312、减速机 313、升降电机314、轴承座315、下行程开关318、下碰块支架320、下碰块321、升降板322、 固定板323、上碰块324、上碰块支架325、传动螺母3 和上行程开关327。平台301和上导向柱303用螺栓连接，上导向柱303穿过固定板323后又和升降板322用螺栓连接，固定板323与下导向柱306、支座310用螺栓连接成一体后固定在底座 312上。升降板322和传动螺母326固定连接，传动螺母326、传动丝杠307、轴承座315、支架311和底座312依次从上至下连接。直线轴承305设置在所述升降板322和下导向柱306之间。减速机313固定在底座312上，升降电机314连接所述减速机313。下行程开关318安装在轴承座315的侧部， 上行程开关327安装在固定板323上。下碰块支架320安装在所述升降板322的下表面， 下碰块321安装在所述下碰块支架320上；上碰块支架325安装在所述升降板322的上表面，上碰块3M安装在所述上碰块支架325上。升降台300的工作原理是升降电机314驱动减速机313输出传动力矩给传动丝杠307，传动丝杠307旋转运动，驱动力矩通过传动丝杠307和传动螺母3 传递给升降板 322，使其沿下导向柱306纵向运动，升降板322的移动带动固定其上的上导向柱303和平台301 —起运动，因此实现了安装在平台301上的工件的纵向运动，也就是工件的升降。升降板322与下导向柱306间安装了直线轴承305，保证了运动了灵活性和运动的直线精度。 升降高度的控制是通过安装于轴承座315上的下行程开关318和安装于固定板323上的上行程开关327以及上碰块3M和下碰块321实现的，且碰块的位置可以调整，这样可以合理的调整升降的距离。本实用新型实施例所述三维精密工作台采用伺服电机500驱动，可以驱动大惯量的负载，并且伺服电机500易于控制，提高了控制精度。同时，旋转轴100、升降台300的升降轴、XY十字拖板600的X轴和Y轴均采用数字量进行控制并且四轴联动，进一步提高了控制精度，便于加工形状复杂的工件，如带有螺旋的工件，复杂的空间曲线的叶片等。该三维精密工作台的X轴、Y轴传动均采用精密滚珠丝杠配合直线导轨，保证了运动的定位精度和重复定位精度，此外直线导轨的使用，降低了运动的摩擦力，减小了传动部件的磨损，提高了传动部件的寿命。由伺服电机500驱动通过减速机传动的升降台300，保证了升降高度的准确性和升降高度重复定位精度。并且，该升降台300采用了导向柱(下导向柱306和上导向柱303)和直线轴承305定位，使得垂直运动平稳、无间隙，无爬行，可以在行程内的任意位置精确定位。该三维精密工作台的主要零部件均选用外购成熟产品， 提高了运动精度、定位精度，同时又不需单独加工高精度的螺旋丝杠、蜗轮蜗杆机构等，降低了制造成本。以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求1.一种三维精密工作台，其特征在于，包括由伺服电机(500)驱动的旋转轴(100)、升降台(300)和XY十字拖板(600)；所述旋转轴(100)、升降台(300)的升降轴、XY十字拖板(600)的X轴和Y轴均采用数字量进行控制，且四轴联动；所述三维精密工作台还包括工作台(200)；所述XY十字拖板(600)、升降台(300)、工作台(200)和旋转轴(100)依次由下至上固定连接。
2.如权利要求1所述的三维精密工作台，其特征在于，所述三维精密工作台还包括防尘 罩(400)和基座(700)；所述XY十字拖板(600)固定在所述基座(700)上； 所述防尘罩(400)设置于所述XY十字拖板(600)的表面。
3.如权利要求1所述的三维精密工作台，其特征在于，所述升降台(300)包括底座 (312)、支架(311)、支座(310)、轴承座(315)、升降板(322)、下导向柱(306)、传动丝杆 (307)和直线轴承(305)；所述支架(311)固定在所述底座(31 上； 所述轴承座(315)固定在所述支架(311)上；所述传动丝杆(307)固定在所述轴承座(31 上，所述升降板(322)固定在所述传动丝杆(307)上，且可在所述传动丝杆(307)的带动下，沿所述下导向柱(306)上下运动； 所述下导向柱(306)通过支座(310)固定在所述底座(312)上； 所述直线轴承(30 设置在所述升降板(32 和下导向柱(306)之间。
4.如权利要求3所述的三维精密工作台，其特征在于，所述升降台(300)还包括下碰块 (321)、上碰块(324)、上行程开关(327)、下行程开关(318)以及固定板(323)；所述固定板(323)固定在所述下导向柱(306)顶端； 所述下行程开关(318)安装在所述轴承座(315)上， 所述上行程开关(327)安装在所述固定板(323)上；所述下碰块(321)和上碰块(324)分别安装在所述升降板(322)的上方和下方。
5.如权利要求4所述的三维精密工作台，其特征在于，所述升降台(300)还包括分别安装在所述升降板(32 下表面和上表面的下碰块支架(320)和上碰块支架(325)；所述下碰块(321)安装在所述下碰块支架(320)上； 所述上碰块(324)安装在所述上碰块支架(32 上。
6.如权利要求1所述的三维精密工作台，其特征在于，所述旋转轴(100)包括旋转电机 (101)、联轴器(102)、轴座(106)、主动轴(110)；所述旋转电机(101)与所述轴座(106)固定连接，并且所述旋转电机(101)的输出轴通过所述联轴器(10 与所述主动轴(110)的尾端相连； 所述轴座(106)安装在所述工作台(200)上。
7.如权利要求6所述的三维精密工作台，其特征在于，所述旋转轴(100)还包括两个滚动轴承(105)；所述主动轴(110)通过所述两个滚动轴承(10 安装在所述轴座(106)内部。
8.如权利要求7所述的三维精密工作台，其特征在于，所述两个滚动轴承(105)之间采用内隔套(108)和外隔套(107)定位，并采用螺母(104)锁紧所述滚动轴承(105)的内外圈。
9.如权利要求7所述的三维精密工作台，其特征在于，所述旋转轴(100)还包括安装在所述轴座(106)上的端法兰(109)，所述端法兰(109)内部安装有密封圈(112)。
10.如权利要求9所述的三维精密工作台，其特征在于，所述旋转轴(100)还包括从动轴座(114)、定位板(118)、从动轴(111)、左端盖(116)、右端盖(113)和导向键(115)；所述从动轴座(114)、定位板(118)安装在所述工作台(200)上； 所述从动轴(111)安装在所述从动轴座(114)中，所述从动轴(111)两端由所述左端盖(116)和右端盖(113)支撑；所述导向键(115)安装在所述从动轴(111)的键槽中。
专利摘要本实用新型公开了一种三维精密工作台，涉及材料处理设备领域。该三维精密工作台包括由伺服电机驱动的旋转轴、升降台和XY十字拖板；所述旋转轴、升降台的升降轴、XY十字拖板的X轴和Y轴实现四轴数控和四轴联动；所述三维精密工作台还包括工作台；所述XY十字拖板、升降台、工作台和旋转轴依次由下至上固定连接；所述伺服电机置于所述XY十字拖板的侧部。本实用新型所述三维精密工作台，采用伺服电机驱动旋转轴、升降台和XY十字拖板，可以驱动大惯量的负载，提高控制精度；同时，旋转轴、升降台的升降轴、XY十字拖板的X轴和Y轴实现四轴数控和四轴联动，进一步提高控制精度，便于加工形状复杂的工件。
文档编号B05C13/00GK202061777SQ20112014046
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月5日 优先权日2011年5月5日
发明者卢学军, 叶正生, 宋英杰, 景华伟, 李建钢, 贾云海 申请人:北京市电加工研究所, 北京迪蒙特佳工模具技术有限公司