一種柔性滑入強制抽出的機械式定位裝置的制造方法
【專利說明】
(一)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本實用新型涉及機械傳動的定位技術(shù)，尤其涉及一種柔性滑入強制抽出的機械式定位裝置。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]目前，通常的機械系統(tǒng)是將工件或工具，通過傳動系統(tǒng)運送到某一特定位置，定位后，進行作業(yè)，作業(yè)完畢后，解除定位，傳動系統(tǒng)再將其運送到下一個工位進行作業(yè)。這其中的定位環(huán)節(jié)非常重要，要求具有定位精度、定位的牢固性和穩(wěn)定性等。現(xiàn)有技術(shù)的通行作法是:傳動系統(tǒng)由伺服或步進電機帶動，開機初始化對零后，由控制系統(tǒng)記憶傳動系統(tǒng)走過的相對距離，在程序控制下，到點停機定位，必配有電機剎車系統(tǒng)保持定點的牢固和穩(wěn)定性。這種定位方式簡單靈活，易于實現(xiàn)，機械系統(tǒng)相對簡單，成本低。但是這種定位系統(tǒng)的定位精度不高，可靠性較差，定位的牢固性和穩(wěn)定性也不高，只能適用于一般精度要求的機械傳動定位場合，對于要求定位精度較高的精密科學儀器，這種定位技術(shù)就會使相關(guān)儀器的性能指標受限。
[0003]綜上所述，傳統(tǒng)機械定位是最直接最可靠，精度最高的定位方式，但是它的缺點是機械系統(tǒng)復(fù)雜，機械加工精度和安裝精度要求高，同時要配套較多位置檢測電子開關(guān)等，如果有機械系統(tǒng)設(shè)計不合理或精度不夠，很容易發(fā)生機械運行故障。位置檢測電子開關(guān)如果發(fā)生安裝不當或自身質(zhì)量缺陷，也會引發(fā)機械運行過程混亂，或燒電機等電子系統(tǒng)故障。因此傳統(tǒng)機械定位系統(tǒng)的故障率高，維修難度大，逐漸被伺服或步進電子控制定位代替了。其優(yōu)點:定位方式簡單靈活，易于實現(xiàn)，機械系統(tǒng)相對簡單，成本低。但是也有缺點:定位精度、牢固性和穩(wěn)定性差和長時間運行誤差累積等問題。
[0004]例如某款X射線熒光分析儀，涉及三套機械傳動定位系統(tǒng)，如準直器切換系統(tǒng)、濾光片切換系統(tǒng)、樣品傳送系統(tǒng)。每套系統(tǒng)都對定位精度有很高的要求，如果定位系統(tǒng)的定位精度、牢固性和穩(wěn)定性有問題，儀器測量的重復(fù)性就會很差，在儀器的讀數(shù)能力本身就有限的前提下，重復(fù)性差，將直接導(dǎo)致儀器分析數(shù)據(jù)的準確性降低。傳統(tǒng)的靠控制系統(tǒng)保證定位精度的作法，還存在長時間運行誤差累積，造成儀器系統(tǒng)數(shù)據(jù)飄移等問題。
(三)【實用新型內(nèi)容】:
[0005]本實用新型的目的在于提供一種柔性滑入強制抽出的機械式定位裝置，它克服了傳統(tǒng)機械定位系統(tǒng)的缺點，同時具有定位精度高，堅固，穩(wěn)定的優(yōu)點，即可用于普通機械設(shè)備，更適合于精密的科學儀器。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案:一種柔性滑入強制抽出的機械式定位裝置，包括工作平臺和定位器，其特征在于所述定位器包括定位圓柱銷、圓柱銷導(dǎo)套、絲杠導(dǎo)套、絲杠、連接橫桿、彈簧、螺母及定位器電機；所述圓柱銷安裝于圓柱銷導(dǎo)套內(nèi)；所述絲杠和螺母構(gòu)成絲杠傳動機構(gòu)安裝于絲杠導(dǎo)套內(nèi)；所述螺母與定位器電機連接；所述圓柱銷通過連接橫桿與絲杠連接；所述連接橫桿背面連接彈簧，連接橫桿上面與絲杠相對應(yīng)；所述圓柱銷定位時插入工作平臺的定位孔中。
[0007]所述圓柱銷連接圓柱銷磁環(huán)，所述圓柱銷導(dǎo)套外安裝圓柱銷磁性開關(guān)；所述絲杠連接絲杠磁環(huán)，所述絲杠導(dǎo)套外安裝絲杠磁性開關(guān)。
[0008]所述彈簧與絲杠同軸安裝。
[0009]所述工作平臺通過導(dǎo)軌與定位裝置的機殼連接；所述工作平臺通過傳動齒輪幅與工作平臺電機連接，工作平臺電機驅(qū)動工作平臺沿導(dǎo)軌運行；所述工作平臺連接工作平臺磁環(huán)，定位裝置的機殼上安裝工作平臺位置開關(guān)。
[0010]所述圓柱銷磁環(huán)和圓柱銷磁性開關(guān)配合，絲杠磁環(huán)和絲杠磁性開關(guān)配合，工作平臺磁環(huán)與工作平臺位置開關(guān)配合控制工作平臺和定位器電機的啟停。
[0011]所述定位器對外的開口處設(shè)密封圈I和密封圈II，定位器安裝時與機殼之間設(shè)密封圈IV，所述密封圈1、密封圈II和密封圈IV使機殼內(nèi)為真空或正壓系統(tǒng)。
[0012]所述工作平臺電機安裝于定位裝置的機殼內(nèi)，其輸出端通過密封圈III密封。
[0013]本實用新型的工作過程:工作平臺安裝在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌安裝在機殼上，工作平臺沿導(dǎo)軌運動。定位器通過一個孔安裝在外殼上，孔邊有密封圈IV。定位器電機帶動螺母、絲杠、連接橫桿和圓柱銷，實現(xiàn)圓柱銷的上下升降，絲杠磁環(huán)和絲杠磁性開關(guān)作為圓柱銷升到位位置檢測。定位器對外開口處由密封圈I和密封圈II封閉。
[0014]工作平臺位置開關(guān)檢測到上一個工位的工作平臺磁環(huán)后，當工作平臺在工作平臺電機及傳動齒輪幅驅(qū)動下開始向下一個工位移動時，定位器電機正轉(zhuǎn)，使圓柱銷上移，并在彈簧的托舉下頂住工作平臺的下表面，柔性滑行，而不會阻礙工作平臺的移動，當圓柱銷遇到定位孔后，在彈簧的作用下滑進定位孔。與此同時，圓柱銷磁性開關(guān)感知到圓柱銷磁環(huán)進入定位位置后，工作平臺電機斷電，工作平臺停止，并實現(xiàn)定位，定位精度即是圓柱銷與定位孔的配合精度。
[0015]解除定位時，定位器電機反轉(zhuǎn)，使圓柱銷下移，從定位孔中抽出。當圓柱銷磁性開關(guān)感知到圓柱銷磁環(huán)脫離定位位置后，工作平臺電機得電，工作平臺向下一們工位行進。
[0016]圓柱銷和絲杠通過連接橫桿連接，同步上下移動，由于彈簧有蓄能功能，圓柱銷上位和下位的位置檢測精度要求大大降低，可以避免許多機械和電氣故障。
[0017]本實用新型的工作原理:本實用新型放棄了傳統(tǒng)的靠控制系統(tǒng)完成定位并保證定位精度的作法，完全應(yīng)用機械方式進行直接定位。
[0018]工作平臺安裝在精密導(dǎo)軌上，在普通直流電機及齒輪副的拖動下沿導(dǎo)軌運行。工作平臺在需要定位的位置設(shè)有定位孔，相應(yīng)的位置設(shè)有定位器，定位器安裝在機殼上。當工作平臺運行到需定位的工位前，定位器伸出一個其下裝有彈簧的圓柱銷，圓柱銷頂在工作平臺下表面柔性滑行，當圓柱銷遇到定位孔時，彈簧將圓柱銷頂入定位孔，相關(guān)位置開關(guān)檢測到圓柱銷頂入定位孔的動作，工作平臺拖動電機斷電，工作平臺停止運行，圓柱銷與定位孔為比較小的間隙配合，其配合精度高于系統(tǒng)要求的定位精度，實現(xiàn)高精度定位。解除定位時，圓柱銷被定位器從定位孔中強制抽出，相關(guān)位置開關(guān)檢測到圓柱銷抽離定位孔的動作，工作平臺拖動電機得電，工作平臺繼續(xù)向下一個工位方向運行。
[0019]定位器由一個能夠正反轉(zhuǎn)的普通直流電機帶動螺母轉(zhuǎn)動，與之配合的絲杠在導(dǎo)套內(nèi)上下運動，從而帶動圓柱銷上下運動。其中圓柱銷上升方向，絲杠與圓柱銷之間有彈簧。圓柱銷下降方向，絲杠與圓柱銷之間接觸面是剛性的。在絲杠和圓柱銷的另一端，預(yù)埋有強磁磁柱，在絲杠與圓柱銷導(dǎo)套外面，安裝有磁性感應(yīng)位置開關(guān)，用以感知圓柱銷上下位置，從而控制工作平臺和定位器電機的啟停。
[0020]定位圓柱銷的柔性滑入和強制抽出。當工作平臺運行到需定位的工位前，定位器伸出圓柱銷頂在工作平臺下表面，由于圓柱銷下面設(shè)有彈簧，圓柱銷與工作平臺下表面的接觸是柔性的，圓柱銷不會影響工作平臺的運行。當圓柱銷遇到定位孔時，彈簧將圓柱銷頂入定位孔，實現(xiàn)定位。解除定位時，定位器要將圓柱銷從定位孔中抽出，由于圓柱銷頂入定位孔的過程中，由于系統(tǒng)的慣性或工作平臺驅(qū)動電機斷電稍晚，圓柱銷與定位孔之間會有一定的徑向接觸力，圓柱銷在從定位孔中抽出過程中要克服一定的摩擦力。圓柱銷下降方向，定位器絲杠與圓柱銷之間接觸面是剛性的，定位器電機帶動螺紋副將圓柱銷從定位孔中強制抽出。
[0021]所述定位器只有一個通向機殼內(nèi)的圓柱銷開口，其余對外開口或結(jié)合面全部設(shè)有密封圈，所以所述定位器可以適用于機殼內(nèi)是真空或正壓的場合，例如X射線熒光分析儀等許多精密儀器都需要機殼內(nèi)為真空或填充某種氣體。
[0022]為滿足定位器對外密封的功能，本實用新型中的兩處位置檢測開關(guān)放棄了傳統(tǒng)的機械式或光電式開關(guān)，而采用磁性感應(yīng)開關(guān)。在絲杠和圓柱銷的一端，預(yù)埋有強磁磁柱，在絲杠與圓柱銷導(dǎo)套外面，安裝有磁性感應(yīng)位置開關(guān)，用以感知圓柱銷上下位置，從而控制工作平臺和定位器電機的啟停。