一种二维运动平台制造技术

本实用新型专利技术提供一种二维运动平台，包括水平布置的载物板、用于驱动所述载物板移动的驱动模块、用于支撑所述载物板的支承模块以及用于控制所述驱动模块运动的控制模块，所述载物板水平布置在所述驱动模块和所述支承模块的上方，所述载物板和所述驱动模块刚性连接，且所述载物板和所述支承模块柔性铰接。通过设置驱动模块和支承模块两个导向模块形成差动系统，在保证运动精度的情况下有效提高了运动行程，能够同时实现高精度和大行程。同时将运动平台的各部分按功能模块化，将运动导向元件模块化为驱动模块和支承模块；将运动平台的工作载物平面模块化为载物板部分，各模块均为通用元器件，且可按需增减部分模块，二次开发灵活性较好。

【技术实现步骤摘要】
一种二维运动平台
本技术涉及一种精密平台，尤其是一种二维运动平台。
技术介绍
高精度二维运动平台广泛应用于各类高精度测量及加工系统，如三坐标测量机、显微镜、表面轮廓仪、光刻机以及3D打印设备等。现有的二维运动平台为了满足高精度要求，通常需要牺牲移动行程，其运动精度严重依赖于高精度的基准元件，如导轨和导向平面，且大量导向元件的引入容易形成超约束系统，而在超约束系统中，为避免出现“卡死”现象，必须严格确保同向导向元件的平行度、共面度等几何精度参数，导致整个系统的装调过程非常复杂。此外，现有的二维运动平台大多采用整装设计，平台交付使用后，使用者难以对其结构进行改动，这一特性大大限制了系统的二次开发灵活性。有鉴于此，本申请人对高精度的二维运动平台的结构进行了深入的研究，遂有本案产生。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够同时实现高精度和大行程的二维运动平台。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种二维运动平台，包括水平布置的载物板、用于驱动所述载物板移动的驱动模块、用于支撑所述载物板的支承模块以及用于控制所述驱动模块运动的控制模块，所述载物板水平布置在所述驱动模块和所述支承模块的上方，所述载物板和所述驱动模块刚性连接，且所述载物板和所述支承模块柔性铰接。作为本技术的一种改进，所述驱动模块包括Y向直线位移台和安装在所述Y向直线位移台的上表面的X向直线位移台，所述Y向直线位移台的运动方向的中性线与所述X向直线位移台的运动方向的中性线相互垂直布置，所述Y向直线位移台和所述X向直线位移台都与所述控制模块通讯连接，所述载物板与所述X向直线位移台的上表面刚性连接。作为本技术的一种改进，所述载物板与所述X向直线位移台的上表面之间通过螺栓连接或相互焊接。作为本技术的一种改进，所述支承模块包括与所述Y向直线位移台的运动方向的中性线平行布置的Y向直线滑轨和与所述X向直线位移台的运动方向的中性线平行布置的X向直线滑轨，所述Y向直线滑轨的数量和所述X向直线滑轨的数量相同且一对一配合，相互配合的所述Y向直线滑轨和所述X向直线滑轨中，所述X向直线滑轨设置在所述Y向直线滑轨的滑轨表面，所述载物板柔性铰接在各所述X向直线滑轨上。作为本技术的一种改进，所述Y向直线滑轨和所述X向直线滑轨的滑动行程相同且都大于所述Y向直线位移台和所述X向直线位移台的移动行程。作为本技术的一种改进，各所述X向直线滑轨的滑轨表面分别设置有球窝连接块，所述载物板上设置有与各所述球窝连接块一对一配合的球头螺纹副。作为本技术的一种改进，所述载物板的上表面放置有光学平晶。作为本技术的一种改进，所述载物板的中部位置开设有穿孔。采用上述技术方案，本技术具有以下有益效果：1、通过设置驱动模块和支承模块两个导向模块形成差动系统，在保证运动精度的情况下有效提高了运动行程，能够同时实现高精度和大行程。2、将运动平台的各部分按功能模块化，将运动导向元件模块化为驱动模块和支承模块；将运动平台的工作载物平面模块化为载物板部分，各模块均为通用元器件，且可按需增减部分模块，二次开发灵活性较好。3、仅在运动平台的驱动模块和载物板之间引入一个刚性连接，其余均为柔性铰接，实现零次超约束设计，不易出现卡死现象，且系统的装调过程相对简单。附图说明图1为实施例中二维运动平台的结构示意图；图2为实施例中二维运动平台的支承模块的结构示意图；图3为实施例中相互配合的球窝连接块和球头螺纹副的连接示意图；图4为实施例中四构件六导轨力学模型示意图；图5为实施例中六构件六导轨两铰接力学模型示意图；图6为图5对基准平面投影后的示意图。上图省略部分零部件，图中对应标示如下：10-载物板；11-穿孔；12-通孔；13-球头螺纹副；14-光学平晶；20-驱动模块；21-Y向直线位移台；22-X向直线位移台；30-支承模块；31-Y向直线滑轨；32-X向直线滑轨；33-球窝连接块。40-控制模块。具体实施方式下面结合具体实施例对技术做进一步的说明：本实施例提供的二维运动平台是一种高精度高行程且易装配的二维运动平台，且为一种易于搭建的模块化高精度二维运动平台，可应用于各类高精度测量及加工系统，如三坐标测量机、显微镜、表面轮廓仪、光刻机以及3D打印设备等。如图1-图3所示，本实施例提供的二维运动平台包括水平布置的载物板10、用于驱动载物板10移动的驱动模块20、用于支撑载物板10的支承模块30以及用于控制驱动模块20运动的控制模块40，其中，控制模块40为常规的模块，可直接从市场上购买获得，并非本实施例的重点，此处不再详述。载物板10水平布置在驱动模块20和支承模块30的上方，且驱动模块20和支承模块30最好分别位于与载物板10的前半部和后半部对应的位置或者分别位于与载物板10的左半部和右半部对应的位置。载物板10和驱动模块20刚性连接，且载物板10和支承模块30柔性铰接，具体的连接结构将在下文描述。优选的，载物板10的上表面放置有光学平晶14作为平面基准，进一步提高运动精度。此外，载物板10的中部位置开设有穿孔11，由于载物板10已经被驱动模块20和支承模块30架起释放出其下方空间，该空间可与穿孔11配合用于安装加工系统的加工工具或者测量机的传感装置等。具体的，穿孔11为方形孔，光学平晶14的直径大于方形孔的方形截面的边长，且光学平晶14的中心轴与方形孔的中心轴位于同轴布置。驱动模块20包括Y向直线位移台21和安装在Y向直线位移台21的上表面的X向直线位移台22，其中，Y向直线位移台21和X向直线位移台22都是可从市场上直接购买获得的直线位移台，Y向直线位移台21的运动方向的中性线与X向直线位移台22的运动方向的中性线相互垂直布置，且Y向直线位移台21和X向直线位移台22都与控制模块30通讯连接，具体的通讯连接方式可以为常规的方式，如蓝牙连接或导线连接等；载物板10与X向直线位移台22的上表面刚性连接，具体的刚性连接结构可以为常规的结构，如焊接连接、螺栓连接或锁扣连接等，在本实施例中以载物板10与X向直线位移台22的上表面之间通过螺栓连接或相互焊接为例进行说明。通过控制模块40可控制驱动模块20在XY平面内运动并试试反馈各位移台的运动坐标，当然，该XY平面为水平面，且本实施例提及的X向和Y向均指该XY平面上的两个相互垂直的方向。支承模块30包括与Y向直线位移台21的运动方向的中性线平行布置的Y向直线滑轨31和与X向直线位移台22的运动方向的中性线平行布置的X向直线滑轨32，即Y向直线滑轨31和X向直线滑轨32相互垂直布置，其中，Y向直线滑轨31和X向直线滑轨32分别有两个以上，且Y向直线滑轨31的数量和X向直线滑轨32的数量相同且一对一配合，在本实施例中以Y向直线滑轨31和X向直线滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维运动平台，其特征在于，包括水平布置的载物板、用于驱动所述载物板移动的驱动模块、用于支撑所述载物板的支承模块以及用于控制所述驱动模块运动的控制模块，所述载物板水平布置在所述驱动模块和所述支承模块的上方，所述载物板和所述驱动模块刚性连接，且所述载物板和所述支承模块柔性铰接。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维运动平台，其特征在于，包括水平布置的载物板、用于驱动所述载物板移动的驱动模块、用于支撑所述载物板的支承模块以及用于控制所述驱动模块运动的控制模块，所述载物板水平布置在所述驱动模块和所述支承模块的上方，所述载物板和所述驱动模块刚性连接，且所述载物板和所述支承模块柔性铰接。


2.如权利要求1所述的二维运动平台，其特征在于，所述驱动模块包括Y向直线位移台和安装在所述Y向直线位移台的上表面的X向直线位移台，所述Y向直线位移台的运动方向的中性线与所述X向直线位移台的运动方向的中性线相互垂直布置，所述Y向直线位移台和所述X向直线位移台都与所述控制模块通讯连接，所述载物板与所述X向直线位移台的上表面刚性连接。


3.如权利要求2所述的二维运动平台，其特征在于，所述载物板与所述X向直线位移台的上表面之间通过螺栓连接或相互焊接。


4.如权利要求2所述的二维运动平台，其特征在于，所述支承模块包括与所述Y向直线位移台的运动方向的中性...

【专利技术属性】
技术研发人员：程方，邹景武，王寅，叶瑞芳，余卿，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：福建;35