[實用新型]結構新穎的大行程高精度Z軸工作臺

有效

• 申請號: 201320425819.3
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN203371273U
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 范偉;金花雪;余卿;葉瑞芳
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B23Q1/46
• 分類號: B23Q1/46;B23Q11/00;B23Q17/00
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

技術領域

本實用新型涉及精密機械結構設計領域技術，尤其是指一種結構新穎的大行程高精度Z軸工作臺。

背景技術

在微型機械、超精密加工、微型裝配、半導體器件制造及納米技術等領域，均需要高精度的定位和非常精細的運動，因此微位移驅動技術成為這些領域的關鍵技術支持。目前在很多應用場合，需要具有數十毫米行程、納米級定位精度的Z軸工作臺。滿足大量程高精度的Z軸工作臺大多采用多級驅動。大行程用步進電機驅動，其行程大但定位精度不高；然后再通過壓電陶瓷的微驅動，實現高精度定位。所以結構上，導軌面之間及導軌面與工作臺面之間均有較大的間距，阿貝誤差不容易控制，無法滿足微納米測量和微納米加工的要求。Z軸的驅動精度較X、Y軸的平面驅動要低很多，主要是由于往返行程的驅動不均勻導致，因此需加配重。現有工作臺的配重多是采用雙質量塊的對稱結構，很難達到重力平衡，結構也相對復雜，使得驅動控制難以均勻平穩。此外，傳統Z軸工作臺對驅動行程的狀態也沒有必要的傳感器監測，因此工作臺配重的狀態調整也很難實時保證。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種結構新穎的大行程高精度Z軸工作臺，其能有效解決現有之Z軸工作臺的阿貝誤差不容易控制而無法滿足微納米測量和微納米加工要求的問題。

本實用新型的另一目的是提供一種結構新穎的大行程高精度Z軸工作臺，其能有效解決現有之Z軸工作臺難達到重力平衡、結構復雜并使得驅動控制難以均勻平穩的問題。

本實用新型的再一目的是提供一種結構新穎的大行程高精度Z軸工作臺，其能有效解決現有之Z軸工作臺缺少必要的傳感器監測的問題。

為實現上述目的，本實用新型采用如下之技術方案：

一種結構新穎的大行程高精度Z軸工作臺，包括有底座、第一支架、第二支架、活動支撐桿、工作臺以及精密活動定位臺；該第一支架和第二支架均設置于底座上；該活動支撐桿可上下活動地設置于第一支架上，該活動支撐桿上固設有豎向延伸的光柵尺，該第一支架上設置有光柵讀數頭；該工作臺固設于活動支撐桿的上端；該精密活動定位臺可上下活動地設置于第二支架上，該活動支撐桿的下端與精密活動定位臺固定連接，針對該精密活動定位臺設置有帶動精密活動定位臺上下活動的驅動裝置，該活動支撐桿和工作臺隨精密活動定位臺同步上下活動；以及，該工作臺的中心、光柵尺的中心、光柵讀數頭的中心以及精密活動定位臺的中心位于同一直線上。

作為一種優選方案，所述精密活動定位臺位于第二支架的一側，該第二支架的頂部設置有定滑輪支架，該定滑輪支架的兩側分別設置有定滑輪，其中一定滑輪位于精密活動定位臺的正上方，另一定滑輪位于第二支架另一側的上方，兩定滑輪上設置有牽引繩，該牽引繩的一端與精密活動定位臺連接，牽引繩的另一端連接有拉力傳感器，該拉力傳感器上垂直吊掛有配重塊。

作為一種優選方案，所述定滑輪支架包括有縱向調節塊和橫向調節塊；該縱向調節塊上設置有縱向條形孔，一第一調節螺栓穿過該縱向條形孔與第二支架固定連接；該橫向調節塊上設置有橫向條形孔，一第二調節螺栓穿過該橫向條形孔與縱向調節塊固定連接；前述定滑輪分別可轉動地設置有橫向調節塊的兩端。

作為一種優選方案，所述配重塊包括有多個500g砝碼、多個100g砝碼以及多個50g砝碼，該多個500g砝碼、多個100g砝碼以及多個50g砝碼由下往上疊合一起。

作為一種優選方案，所述驅動裝置包括有步進電機以及絲桿螺母機構，該絲桿螺母機構包括有絲桿以及與絲桿螺合的螺母，該絲桿豎向延伸并可轉動地設置于第二支架上，前述精密活動定位臺固定于螺母上，該步進電機通過聯軸器帶動絲桿轉動。

作為一種優選方案，所述第一支架為L型支架，該第一支架通過螺釘固定于底座上。

作為一種優選方案，所述第二支架為L型支架，該第二支架通過螺釘固定于底座上。

本實用新型與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，具體而言，由上述技術方案可知：

一、通過將工作臺的中心、光柵尺的中心、光柵讀數頭的中心以及精密活動定位臺的中心設置在位于同一直線上，理論上可實現系統的零阿貝誤差，以最大程度地減少了系統的阿貝誤差，滿足微納米測量和微納米加工要求。