[發(fā)明專利]垂直軸宏微復(fù)合直線運(yùn)動平臺裝置

有效

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• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102528472A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李克天;陳新;陳新度;劉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23Q1/26
• 分類號: B23Q1/26;B23Q17/24
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種垂直軸宏微復(fù)合直線運(yùn)動平臺裝置。

背景技術(shù)宏微復(fù)合運(yùn)動平臺可用于超精密加工的進(jìn)給系統(tǒng)中。宏運(yùn)動平臺實(shí)現(xiàn)大行程毫米或微米級的進(jìn)給，微運(yùn)動平臺實(shí)現(xiàn)小行程微米或納米級進(jìn)給。宏微運(yùn)動復(fù)合可加工精密光學(xué)元件的非軸對稱表面，可重復(fù)加工具有復(fù)雜形狀的各種異形元件，例如：自由曲面透鏡／鏡面、微鏡陣列、微溝槽陣列等。

一般的宏微復(fù)合運(yùn)動平臺是在宏運(yùn)動平臺的基礎(chǔ)上，安裝快刀伺服器等典型或?qū)Ｓ玫男⌒臀⑦\(yùn)動平臺，這種微運(yùn)動平臺無法用于承載一定的負(fù)荷或開展宏微復(fù)合平臺的實(shí)驗(yàn)研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對一般的宏微復(fù)合運(yùn)動平臺承載量不大的問題，本發(fā)明的目的是提供一種垂直軸宏微復(fù)合直線運(yùn)動平臺裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：宏動平臺采用氣浮導(dǎo)軌導(dǎo)向，直線電機(jī)驅(qū)動，光柵尺檢測位置精度；宏動平臺帶動微動平臺。由整體金屬板切割加工出四周框架、內(nèi)部的微動平臺和起連接以及導(dǎo)向作用的柔性鉸鏈，框架固定在宏動平臺上，由壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機(jī)提供動力。微動平臺和宏動平臺之間通過氣浮消除摩擦阻力。

本發(fā)明提供的一種垂直軸宏微復(fù)合直線運(yùn)動平臺裝置，包括底座1，其承載著全部結(jié)構(gòu)，氣浮導(dǎo)軌2安裝在底座1上，氣浮導(dǎo)軌長度方向上表面中間開有長槽，直線電機(jī)定子3鑲在氣浮導(dǎo)軌長槽中，氣浮導(dǎo)軌2側(cè)面裝有光柵定尺4；宏動平臺6安裝在氣浮導(dǎo)軌2上，宏動平臺6中安裝直線電機(jī)動子5，通電后直線電機(jī)定子3與直線電機(jī)動子5的磁場作用，產(chǎn)生動力驅(qū)動宏動平臺6在氣浮導(dǎo)軌2上移動，宏動平臺6上還裝有光柵動尺15，光柵動尺15和光柵定尺4在運(yùn)動過程中作用，檢測宏位移的位置信息；框架7、工字型分布的四個(gè)柔性鉸鏈10和微動平臺11由一塊整體金屬通過線切割制作而成，其中框架7安裝固定在宏動平臺6上，微動平臺11的一邊與框架7的一邊之間裝有壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機(jī)14，微動平臺11和宏動平臺6的移動方向相互垂直，微動平臺11的底部設(shè)有若干氣孔和氣道，通過孔中噴出的高壓氣體，使微動平臺與宏動平臺接觸面之間形成氣膜，以減少或消除摩擦；承物臺12同下面的墊板13一起固定在微動平臺11上。承物臺12與框架7之間有間隙，墊板使承物臺的高度稍高于四周的框架，避免接觸摩擦。承物臺12與框架7之間裝有微動傳感器，其中承物臺側(cè)面裝有第一微動傳感器8，框架側(cè)面裝有第二微動傳感9,以檢測微動平臺的移位。

上述每個(gè)柔性鉸鏈10的支干部寬度較寬，而鉸鏈部寬度較窄，每個(gè)支干的兩個(gè)端部為鉸鏈部位。因此材料的受力發(fā)生的彈性彎曲變形集中在較窄的鉸鏈部，而支干部無變形。鉸鏈部位的輪廓為對稱的圓弧過度，以避免應(yīng)力集中。

上述宏動平臺6的底部形狀與氣浮導(dǎo)軌2表面配合，宏動平臺6與氣浮導(dǎo)軌2的接觸面上有氣孔和氣道，高壓空氣從孔中噴出，在氣浮導(dǎo)軌2和宏動平臺6之間形成氣膜。

上述承物臺12面積大于微動平臺11，以利于承載各種儀器以開展宏微復(fù)合的研究。

氣浮導(dǎo)軌支承宏動平臺，直線電機(jī)提供宏運(yùn)動的驅(qū)動力，光柵尺測量運(yùn)動位置信息。

微動平臺通過柔性鉸鏈與框架實(shí)體連接。柔性鉸鏈對稱分布，通過材料的微量彈性彎曲變形，確保微動平臺的導(dǎo)向和移動。

壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機(jī)提供微動平臺移動的動力，微動傳感器感應(yīng)微動平臺的位移。從而實(shí)現(xiàn)微動平臺的高精度位移和定位。

通過氣體薄膜將微動平臺和宏動平臺隔離，避免兩平面直接接觸，減少或消除摩擦阻力。

微動平臺通過墊板連接承物臺，承物臺與面積與宏動平臺面積相當(dāng)，即尺寸比較大，方便安裝研究儀器。

本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）通過氣浮導(dǎo)軌支承宏動平臺，直線電機(jī)提供宏運(yùn)動的驅(qū)動力，光柵尺測量運(yùn)動位置信息。具有承載力強(qiáng)、運(yùn)動精度高、運(yùn)動速度快、加速度大的特點(diǎn)；

2）微動平臺的運(yùn)動方向與宏動平臺的運(yùn)動方向垂直。

3）微動平臺通過柔性鉸鏈與框架實(shí)體連接。柔性鉸鏈對稱分布，通過材料的微量彈性彎曲變形，確保微動平臺的導(dǎo)向和移動。壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機(jī)提供微動平臺移動的動力，微動傳感器感應(yīng)微動平臺的位移。從而實(shí)現(xiàn)微動平臺的高精度位移和定位；

4）通過氣體薄膜將微動平臺和宏動平臺隔離，避免兩平面直接接觸，減少或消除摩擦阻力；

5）微動平臺通過墊板連接承物臺，承物臺與面積與宏動平臺面積相當(dāng)，即尺寸比較大，方便安裝研究儀器。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明裝置的微動平臺結(jié)構(gòu)示意圖。