[實用新型]一種超精密摩擦驅(qū)動機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420631707.8
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN204437210U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧國剛;鐘君
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類號: F16H13/00
• 分類號: F16H13/00;F16H13/10;H02K7/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于超精密驅(qū)動系統(tǒng)，涉及一種驅(qū)動原理和機構(gòu)，納米級定位精度的超精密摩擦驅(qū)動機構(gòu)。

背景技術(shù)

超精密驅(qū)動機構(gòu)在高精尖儀器設(shè)備是不可缺少的重要組成部分。精密驅(qū)動機構(gòu)目前主要采用的進(jìn)給驅(qū)動方式有滾珠絲杠、靜壓絲杠、直線電機、摩擦驅(qū)動等，它們的機械結(jié)構(gòu)特性直接影響進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的精度輸出特性及驅(qū)動動力學(xué)特性?；瑒咏z杠主要的問題在于存在爬行現(xiàn)象，有反向運動間隙，周期誤差、節(jié)距誤差難以修正等缺點；滾珠絲杠主要的問題在于運動中有復(fù)雜的彈性變形和微小振動，存在爬行現(xiàn)象，有反向運動間隙，周期誤差、節(jié)距誤差難以修正，衰減性不好等缺點；靜壓絲杠存在結(jié)構(gòu)剛度小，易產(chǎn)生振動，輔助設(shè)備多等缺點，直線電機由于有強磁場，裝調(diào)、拆卸不方便，容易吸鐵屑和其它金屬屑，發(fā)熱嚴(yán)重，易產(chǎn)生振動等缺點。

超精密摩擦驅(qū)動機構(gòu)定位精度高，元件結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝性好，可實現(xiàn)無間隙正、反運動，無爬行現(xiàn)象，動、靜態(tài)剛度高，運行平穩(wěn)，激勵振動小、系統(tǒng)可靠性高?？梢院芎玫慕鉀Q高精度驅(qū)動機構(gòu)的要求。摩擦驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成包括驅(qū)動部分，輔助支撐部分、施壓部分，從動部分等幾個環(huán)節(jié)構(gòu)成。?

實用新型內(nèi)容?

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種超精密摩擦驅(qū)動機構(gòu)，該驅(qū)動機構(gòu)可實現(xiàn)納米級超精密定位，在運動過程中無爬行現(xiàn)象，可實現(xiàn)正、反向無間隙運動，運行平穩(wěn)，系統(tǒng)可靠性高。在摩擦驅(qū)動實驗機構(gòu)中，通過驅(qū)動輪系提供穩(wěn)定、精確的回轉(zhuǎn)定位，保證從動桿直線運動的定位精度，是摩擦驅(qū)動機構(gòu)中的核心部分。力矩電機與驅(qū)動軸直接連接，可以減少中間傳動環(huán)節(jié)帶來的傳動誤差，提高傳動精度。圓光柵連接在驅(qū)動軸另一端，用于測量驅(qū)動輪轉(zhuǎn)角精度，作為閉環(huán)伺服控制的測量單元。輔助輪系減小了從動桿末端的撓度變形，保證從動桿的位置精度，起到輔助支撐和微調(diào)定位的作用。壓力簧片將偏心輪結(jié)構(gòu)輸出的位移轉(zhuǎn)化成壓緊力，并通過預(yù)壓輪系將驅(qū)動輪系和摩擦導(dǎo)桿壓緊。偏心輪機構(gòu)可以為壓力簧片提供準(zhǔn)確的位移輸出，能夠方便的調(diào)整壓緊力的大小，并通過安裝在偏心輪從動部件上的壓力傳感器實時監(jiān)測壓緊力的變化，滿足對壓緊力可控性的要求。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種超精密摩擦驅(qū)動機構(gòu)，該機構(gòu)主要包括驅(qū)動部分，輔助支撐部分、施壓部分和偏心施壓部分，其特征在于：

所述驅(qū)動部分包括力矩電機，所述力矩電機定子通過力矩電機座與驅(qū)動機座固裝，力矩電機轉(zhuǎn)子通過電機法蘭連接摩擦驅(qū)動軸的一端，所述摩擦驅(qū)動軸安裝在驅(qū)動機座上，并且之間設(shè)有徑向密珠軸系和止推密珠軸系，摩擦驅(qū)動軸的另一端與圓光柵通過圓光柵法蘭盤相連接；

所述輔助支撐部分包括輔助支撐軸，所述輔助支撐軸安裝在輔助機座上，并且之間設(shè)有徑向密珠軸系和止推密珠軸系；

所述施壓部分包括施壓軸，所述施壓軸安裝在施壓機座上，并且之間設(shè)有徑向密珠軸系和止推密珠軸系，所述施壓機座上方還安裝有用于傳遞預(yù)壓力的施壓簧片；

所述偏心施壓部分包括偏心軸，所述偏心軸通過驅(qū)動軸承安裝在偏心軸機座上，所述偏心軸由步進(jìn)電機通過蝸輪蝸桿減速器連接并驅(qū)動，偏心軸的徑向上連接并驅(qū)動有垂直驅(qū)動軸，垂直驅(qū)動軸滑動地設(shè)置在滑動軸套內(nèi)，并且下端與壓力傳感器連接，壓力傳感器的另一端與施壓球頭固定，施壓球頭壓緊在所述施壓簧片上。

進(jìn)一步的，所述摩擦驅(qū)動軸與驅(qū)動機座間的徑向密珠軸系結(jié)構(gòu)為驅(qū)動機座軸孔中安裝密珠軸承外套，鋼球通過徑向鋼球保持架過盈預(yù)緊在摩擦驅(qū)動軸與密珠軸承外套之間，左右兩側(cè)止推密珠軸系結(jié)構(gòu)為驅(qū)動機座軸孔中安裝密珠軸承外套，鋼球通過止推鋼球保持架過盈預(yù)緊在摩擦驅(qū)動軸與密珠軸承外套端面之間，在所述輔助支撐軸與輔助機座之間的徑向密珠軸系和止推密珠軸系、在所述施壓軸與施壓機座之間的徑向密珠軸系和止推密珠軸系與上述徑向密珠軸系和止推密珠軸系結(jié)構(gòu)相同。

進(jìn)一步的，該機構(gòu)還包括有摩擦桿，所述摩擦桿安裝在摩擦驅(qū)動軸與輔助支撐軸上，摩擦桿自定心找正。

進(jìn)一步的，所述施壓軸緊密壓緊在摩擦桿上，并且通過偏心施壓部分提供的垂直壓緊力的作為可靠的預(yù)緊力。

進(jìn)一步的，所述偏心軸通過轉(zhuǎn)動帶動垂直驅(qū)動軸作徑向直線運動，通過下部的施壓球頭直接壓緊在施壓簧片上，產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的壓緊力。

本實用新型的有益效果是:

1、可實現(xiàn)輸出的直線位移分?辨率可達(dá)10nm，定位精度優(yōu)于100nm；

2、正反向運動可實現(xiàn)無間隙運動，無反向運動回程差；