[发明专利]一种三维真空运动系统及其应用

说明书

本发明的实施例提供了一种三维真空运动系统及其应用，涉及机械运动平台设计领域。该三维真空运动系统包括：设置于真空腔内的运动组件和设置于真空腔外的驱动组件；驱动组件包括真空动密封件、直线轴承、电动缸和电机，电动缸与电机连接，真空动密封件的两端分别与电动缸的推力杆和直线轴承连接；运动组件包括相互连接的X轴运动装置和Y轴运动装置以及与X轴运动装置或Y轴运动装置连接的Z轴运动装置；驱动组件为三个且分别用于驱动X轴运动装置、Y轴运动装置和Z轴运动装置。该系统可实现大载荷、高速度、高精度的三维运动，且在高温、高真空、长时间下服役下稳定运行。其可广泛应用于3D打印设备、真空镀膜设备或真空冶金设备中。

技术领域

本发明涉及机械运动平台设计领域，具体而言，涉及一种三维真空运动系统及其应用。

背景技术

现有技术中常用的X轴、Y轴和Z轴的三维运动是采用“旋转电机+滚珠丝杠”的方式，这种电机不能在真空及高温环境下使用，且滚珠丝杠高温下一变形，运动精度无法满足。另外。现有技术中有采用“多自由度平台”的运动方式，这种运动在空间内可实现多维非线性运动，获得复杂多变路径，但仍存在电机无法在真空、高温下应用的问题，且装配难度高、占用空间大、运动过程难控制，故障频发。市场上有用于真空下的电机，但这种电机功率较小，一般为0.75kW，无法承载大的载荷，且工作温度温度一般不能超过150℃。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种三维真空运动系统，其可以实现大载荷、高速度、高精度的三维运动，且在高温、高真空、长时间下服役下稳定运行，该系统具安装简单、容易控制、容错率高等特点。

本发明的目的包括，例如，提供了一种三维真空运动系统在3D打印设备、真空镀膜设备或真空冶金设备中的应用。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种三维真空运动系统，其包括：设置于真空腔内的运动组件和设置于真空腔外且用于驱动所述运动组件运动的驱动组件；

所述驱动组件包括真空动密封件、直线轴承、电动缸和电机，所述电动缸与所述电机连接，所述真空动密封件的两端分别与所述电动缸的推力杆和所述直线轴承连接；

所述运动组件包括X轴运动装置、Y轴运动装置和Z轴运动装置，所述X轴运动装置与所述Y轴运动装置连接，所述Z轴运动装置与所述X轴运动装置或所述Y轴运动装置连接；所述驱动组件为三个且分别用于驱动所述X轴运动装置、所述Y轴运动装置和所述Z轴运动装置。

在可选的实施方式中，所述真空动密封件包括呈阶梯型的内筒，所述内筒包括进口段和出口段，所述进口段的直径小于所述出口段的直径，所述电动缸的推力杆安装于所述进口段，所述直线轴承安装于所述出口段。

在可选的实施方式中，所述真空动密封件还包括至少一个密封圈，所述密封圈安装于所述进口段内且位于所述电动缸的推力杆和所述直线轴承之间。

在可选的实施方式中，所述的真空腔内压力环境为-10⁶pa～-10³pa，真空腔内温度环境为-10℃～200℃。

在可选的实施方式中，所述X轴运动装置包括第一导轨、第一滑块、载物板和第一连接杆，所述第一滑块固定连接至所述载物板的下表面，所述第一滑块可滑动地连接至所述第一导轨，所述第一连接杆与所述载物板的一端固定连接；

所述Y轴运动装置包括第二导轨、第二滑块、连接板和第二连接杆，所述第二滑块固定连接至所述连接板的下表面，所述第二滑块可滑动地连接至所述第二导轨，所述第二连接杆与所述连接板的一端固定连接；

所述Z轴运动装置包括导向柱、承载支架和第三连接杆，所述导向柱用于固定于所述真空腔的内侧壁，所述承载支架可滑动地安装于所述导向柱，所述第三连接杆与所述承载支架的中心固定连接；