[發明專利]動態特性可調微運動平臺

在審

• 申請號: 201510312065.4
• 申請日: 2015-06-08
• 公開（公告）號: CN104889950A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 陳新;楊志軍;白有盾;陳新度;高健;賀云波;陳云;李成祥
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B25H1/02
• 分類號: B25H1/02;B23Q1/25
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 張海英;林波

技術領域

本發明涉及精密運動平臺，可用于精密操作和宏微復合高速精密補償，本發明具體涉及動態特性可調微運動平臺。

背景技術

為了實現一維精密運動，精確、穩定的進給機構顯得尤為重要，因為它與產品的質量密切相關。另外，復雜光學自由曲面由于體積小，高精度更是對微進給機構提出了嚴格的要求。微進給系統是加工此類產品的基礎，其廣泛應用于快刀伺服進給系統，微動工作臺和宏微復合平臺等中。傳統的微進給裝置通常采用固定頻率設計，對材料特性和制造誤差提出了極高的要求，尤其在加工不同產品時，其驅動頻率通常會變化，使得固定頻率的運動平臺位移放大因子不一致，從而使得位移放大失真。

在先技術1：剛度可調節的快刀伺服器(發明專利申請號201210055119.X)發明了一種剛度可調的快刀伺服機構，該機構的原理是采用對稱布置的柔性鉸鏈，消除垂向伴生運動。剛度調節是通過安裝在前面的壓緊彈簧，只能通過更換彈簧來該改變剛度，不能連續可調。

在先技術2：一種基于柔性鉸鏈放大機構的頻率可調快刀伺服進給裝置(發明申請號：201210250524.7)發明了一種基于柔性鉸鏈彈片的快刀伺服機構，頻率調節原理是通過彈片的張力，可以實現頻率和剛度的連續可調。但是，該機構采用位移放大方式存在有應力集中的柔性鉸鏈，影響機構的使用壽命。

在先技術3：基于應力剛化原理的剛度頻率可調一維微動平臺(發明申請號：201410214605.0)發明了一種基于預應力膜，頻率可調，能根據不同的工況和驅動頻率，可在工作前或工作過程中調節微動平臺的固有頻率，取消了柔性鉸鏈放大機構，并采用音圈電機替代壓電陶瓷，通過非接觸的驅動和位移測量，實時判斷載荷工況，并根據載荷工況的變化，動態調節驅動機構的頻率，可以實現動態特性的智能匹配。雖然解決了上述兩個問題，但是該機構在工作運動過程中會出現共振點，使其微動平臺不可工作在任意頻率點上，需要通過調節避開共振點，限定了工作頻率范圍。本發明增設了抗共振的阻尼結構，使微動平臺可工作在任意頻率點上而不產生無窮的振幅，無需避開共振點，可在任意頻帶上工作。

發明內容

本發明的目的在于提出一種可在任意頻率點上工作的動態特性可調微運動平臺，通過調節張緊力來改變機構的剛度和固有頻率，并通過可變阻尼器設置任意頻率點的最優阻尼，實現任意頻率下的一致位移輸出要求。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

動態特性可調微運動平臺，包括基座、彈片組、微運動子平臺、外框架、驅動器、微動工作臺、張緊力調節機構、位移傳感器和可變阻尼器；

所述微運動子平臺的兩側通過所述彈片組與所述外框架內壁連接，所述彈片組內的彈片為平行布置，且所述彈片的長度方向垂直于所述微運動子平臺的運動方向；

所述外框架剛性固定于所述基座，所述微動工作臺剛性固定于所述微運動子平臺；

所述驅動器包括有定子和動子，所述的定子固定于所述基座或者所述外框架，所述動子固定在所述微運動子平臺上；

所述位移傳感器設于所述微運動子平臺的進給方向的端部；

所述外框架與所述彈片組連接處設有槽，使所述外框架內側形成較薄的可變形的彈性件，所述外框架設有調節所述彈性件變形度的所述張緊力調節機構；

所述可變阻尼器設置于所述位移傳感器內。

優選的，所述可變阻尼器為擠壓型阻尼器或磁流變阻尼器。

優選的，所述可變阻尼器為剪切型阻尼器。

優選的，所述位移傳感器為電容式傳感器或電感式傳感器。

優選的，所述彈片組、微運動子平臺和外框架為一體式結構。

優選的，所述張緊力調節機構為穿過所述槽的螺栓，其兩端分別連接于所述槽的兩側。

優選的，所述張緊力調節機構為穿過所述槽的壓電陶瓷驅動器，其兩端分別連接于所述槽的兩側。

本發明所提出的微動平臺頻率調節的技術原理為：預應力膜所構成的柔順機構的固有頻率與預應力膜的張力相關，通過調節預應力膜內的張緊力來調節機構的固有頻率，滿足不同工況的要求，并通過在位移傳感器上設置有可變阻尼器，使微動平臺可在任意頻率點上工作，無需調節避開共振點；通過調節張緊力來改變機構的剛度和固有頻率，并通過可變阻尼器設置任意頻率點的最優阻尼，實現任意頻率下的一致位移輸出要求。

附圖說明

圖1是本發明的一種實例的正視圖；

圖2是本發明的另一種實例的正視圖；

圖3是本發明的一維微動平臺的彈片組、微運動子平臺和外框架的一體式結構示意圖。