一种精密机床直线轴运动机构的制作方法

1.本发明涉及机床直线轴运动结构技术领域，具体涉及一种精密机床直线轴运动机构。


背景技术：

2.机床几何精度直接影响被加工零件的加工精度，为提高零件加工精度，机床各项几何误差的精确检测具有重要意义。机床直线轴几何误差是机床几何误差的重要组成部分，不断提升运动轴精度是机床发展的重要方向，工程技术发展上采用了具有消隙结构的齿轮齿条驱动，消除反向间隙对精度的影响，采用电机驱动预压丝杠提高直线轴的定位精度等，这些方法在实际工程上得到了广泛的应用。
3.齿轮齿条驱动的方式，采用消隙齿轮箱或双电机加齿轮的方式驱动齿条，此时产生误差主要是电机的回转误差决定的，假如回转误差为δθ，减速器的减速比为i，驱动齿轮半径为r，则直线方向上的误差δl＝δθ
·
r/i，该误差没有考虑由于减速器造成的影响。丝杠驱动的方式，加入回转误差为δθ，减速器减速比为i，丝杠导程为l，则直线方向上的误差为δl＝δθ
·
l/(i
·
2π)。
4.随着精度要求的提升，采用现有的齿轮齿条与丝杠驱动的方式，由于其机械结构本身的限制，使得精度很难有进一步提高。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术实施例提供一种精密机床直线轴运动机构，以达到进一步提升现有直线驱动的进给精度，使可见进给精度提升数倍的目的。
6.本技术实施例提供以下技术方案：一种精密机床直线轴运动机构，包括：驱动装置、直线运动机构和运动传输机构；
7.所述驱动装置的驱动端连接所述直线运动机构，所述直线运动机构的输出端连接所述运动传输机构，以将所述直线运动机构的直线运动通过所述运动传输机构输出；
8.所述运动传输机构包括缸体，所述缸体上开设第一开口和第二开口，所述第一开口上设置输入活塞，所述第二开口上设置输出活塞，所述缸体内设有液体，通过所述输入活塞和所述输出活塞将所述液体密封在所述缸体内；所述直线运动机构的输出端连接所述输入活塞的活塞杆，以推动所述输入活塞运动，将所述直线运动机构的直线运动通过所述输出活塞输出；
9.其中，所述输入活塞的截面面积小于所述输出活塞的截面面积。
10.根据本技术一种实施例，所述缸体包括第一缸体和第二缸体，所述第一缸体上开设所述第一开口，所述第一开口上设置所述输入活塞，所述第二缸体上开设所述第二开口，所述第二开口上设置所述输出活塞，所述第一缸体和所述第二缸体之间通过连接管道连通。
11.根据本技术一种实施例，所述连接管道与所述第一缸体和所述第二缸体连接的接
触面上均设置密封圈。
12.根据本技术一种实施例，所述连接管道为钢管。
13.根据本技术一种实施例，所述驱动装置采用伺服电机。
14.根据本技术一种实施例，所述直线运动机构采用丝杠。
15.根据本技术一种实施例，还包括底座和工作台，所述底座上固定设置导轨，所述导轨上设置滑块，所述工作台包括台面和固定在台面底部的台座，所述台座固定安装在所述滑块上，所述台座与所述输出活塞固定连接，以使所述工作台在所述输出活塞的推动下，实现在所述导轨上的直线导向。
16.根据本技术一种实施例，所述缸体和所述直线运动机构分别固定在所述底座上，所述驱动装置固定在所述导轨上，以在所述导轨上滑动，驱动所述直线运动机构输出直线运动。
17.与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明实施例利用液体体积不变原理，采用小截面活塞输入，大截面活塞输出的运动机构，实现将输出位移的精度提升至小截面活塞运动精度数倍，进一步提升了现有机械驱动的精度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1是本发明第一实施例的结构示意图；
20.图2是本发明第二实施例的结构示意图；
21.图1和图2中：1-输出活塞、2-第二缸体、3-连接管道、4-第一缸体、5-输入活塞、6-丝杠、7伺服电机；
22.图3是本发明第三实施例的结构示意图；
23.图3中：1-工作台、2-第一滑块、3-活塞导向环、4-大活塞、5-固定座、6-第三滑块、7-电机座、8-伺服电机、9-第二滑块、10-底座、11-导轨、12-联轴器、13-丝杠轴承座、14-锁紧螺母、15-隔套、16-丝母座、17-丝杠、18-小活塞、19-螺栓。
具体实施方式
24.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本发明实施例提供了一种精密机床直线轴运动机构，包括：驱动装置、直线运动机构和运动传输机构；
27.所述驱动装置的驱动端连接所述直线运动机构，所述直线运动机构的输出端连接
所述运动传输机构，以将所述直线运动机构的直线运动通过所述运动传输机构输出；
28.所述运动传输机构包括缸体，所述缸体上开设第一开口和第二开口，所述第一开口上设置输入活塞，所述第二开口上设置输出活塞，所述缸体内设有液体，通过所述输入活塞和所述输出活塞将所述液体密封在所述缸体内；所述直线运动机构的输出端连接所述输入活塞的活塞杆，以推动所述输入活塞运动，将所述直线运动机构的直线运动通过所述输出活塞输出；其中，所述输入活塞的截面面积小于所述输出活塞的截面面积。
29.本实施例中所述驱动装置采用伺服电机；所述直线运动机构采用丝杠。
30.如图1所示，本发明实施例由输出活塞1、缸体2、输入活塞5，丝杠6和伺服电机7及部分组成。伺服电机7与丝杠6连接，丝杠6驱动输入活塞5在缸体2内运动，通过缸体2内的液体推动输出活塞1运动。
31.本实施例中，输入活塞5直接在缸体2内运动，通过液体推动输出活塞1运动。本实施例中输出活塞1是运动输出端，假定输出活塞1的截面面积为a1，其发生的运动为y，输入活塞5截面面积为a2，其发生的运动为x，a1》a2，根据封闭腔内体积不变原理，则y＝a2/a1*x，从而起到了精度提升的作用。此时，如果伺服电机7输入的误差δθ，丝杠6本身的误差为δ，则输出活塞1的运动误差为其中i为电机的减速器减速比，l为丝杠导程，该运动误差δy相对于传统方式显著减小，从而起到了精度提升的作用。
32.本发明实施例利用液体体积不变的原理，采用小截面活塞推动大截面活塞的运动输出机构，实现将输出位移的精度提升至小截面活塞运动精度数倍，进一步提升了现有机械驱动的精度。
33.在本发明另一实施例中，所述缸体包括第一缸体和第二缸体，所述第一缸体上开设所述第一开口，所述第一开口上设置所述输入活塞，所述第二缸体上开设所述第二开口，所述第二开口上设置所述输出活塞，所述第一缸体和所述第二缸体之间通过连接管道连通。
34.如图2所示，本实施例由输出活塞1、第二缸体2、连接管道3、第一缸体4、输入活塞5，丝杠6和伺服电机7及部分组成。伺服电机7与丝杠6连接，丝杠6驱动输入活塞5在第一缸体4内运动，通过缸体内的液体经过连接管道3推动第二缸体2中的输出活塞1运动。在实现过程中，为提高精度，连接管道3需要采用刚性较好的钢管，输入活塞5可以根据需要在布置在第一缸体4的合适位置。所述连接管道3与所述第一缸体4和所述第二缸体2连接的接触面上均设置密封圈，以确保缸体内的密封性。
35.在本发明另一实施例中，还包括底座和工作台，所述底座上固定设置导轨，所述导轨上设置滑块，所述工作台包括台面和固定在台面底部的台座，所述台座固定安装在所述滑块上，所述台座与所述输出活塞固定连接，以使所述工作台在所述输出活塞的推动下，实现在所述导轨上的直线导向。所述缸体和所述直线运动机构分别固定在所述底座上，所述驱动装置固定在所述导轨上，以在所述导轨上滑动，驱动所述直线运动机构输出直线运动。
36.具体实施时，如图3所示，机床运动的两个指标是输出精度和输出力，往往两者不能兼得。通过本实施例提出的提高直线运动精度方法可以实现两者的兼顾。
37.本实施例具体实施如下：工作台1通过螺栓19与大活塞4(上述的输出活塞)连接，其上装有第一滑块2和第二滑块9，第一滑块2和第二滑块9在导轨11上滑动，实现工作台1的
直线导向，大活塞4在固定座5(上述的缸体)内作直线运动，大活塞4外圈设有活塞导向环3，固定座5与底座10固结，固定座5内有封闭液体，小活塞18(上述的输入活塞)由丝杠17驱动，丝杠17通过联轴器12与伺服电机8相连。丝母座16通过螺栓固定在固定座5上。电机座7上装有伺服电机8和丝杠轴承座13，电机座7同时通过第三滑块6与导轨11连接，可在导轨11上滑动，并由与第三滑块6的作用防止电机座7转动，确保电机稳定性；丝杠17通过锁紧螺母14，隔套15与丝杠轴承座13连接，丝杠17在伺服电机8的驱动下可以精确的回转，从而确保丝杠17相对固定座5直线运动，进而推动小活塞18运动。根据本发明提出的方法，小活塞18的运动使固定座5内腔的封闭液体推动大活塞4实现运动细分，也即工作台1的运动细分，从而提高了运动精度，此外由于固定座5内封闭的液体大部分作用力作用在固定座5上，只有小部分作用力作用在小活塞18上，也即作用在丝杠17上，从而通过该装置实现了运动精度和承载能力的双提升。
38.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。