[發明專利]一種基于氣浮導軌的二自由度直線式快刀伺服裝置

在審

• 申請號: 201610230547.X
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN107283174A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 徐愛群;吳禮瓊;廖勝凱;于海闊
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院;徐愛群
• 主分類號: B23Q1/62
• 分類號: B23Q1/62;B23Q1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明屬于超精密車削以及光學精密零件車削加工等技術領域，涉及一種基于氣浮導軌的二自由度直線式快刀伺服裝置。

【背景技術】

光學自由曲面是指沒有任何回轉對稱軸的光學曲面。它突破了傳統光學成像的概念，將復雜的自由曲面組合成光學系統，優化了產品的結構與性能，光學自由曲面具有改善光學性能、實現結構輕量化等顯著優點。不僅在航天、航空、國防等諸多工業領域有著重要的應用，而且在其它消費和工業領域也具有極其廣泛的應用，例如汽車、移動電話、圖像處理、數字相機等領域。現有的光學自由曲面創成方法主要包括：復制成型、銑磨/研磨/拋光，基于快速刀具(FTS)或者慢拖板伺服的金剛石車削。其中，基于FTS的金剛石車削被國際認為是一種最有發展的前途的光學自由曲面創成方法。

中國專利(申請號：CN201420397286.7)提出了一種兩軸解耦的快速刀具伺服裝置，采用并聯驅動柔性機構的方式。金剛石刀具通過螺釘與柔性鉸鏈基體上的刀座固定連接，X軸壓電疊堆的兩端分別與柔性鉸鏈基體和X軸驅動端相連接，該X軸壓電疊堆通過預緊螺栓一與該柔性鉸鏈基體連接，Z軸壓電疊堆一、Z軸壓電疊堆二分別與柔性鉸鏈基體和Z軸驅動端相連接，該柔性鉸鏈基體刀座的后面安裝有位移檢測塊，并通過固定螺釘與該柔性鉸鏈基體固定連接。

上述快刀伺服裝置采用并聯驅動結構，在X與Z方向之間要采用解耦機構，導致結構復雜，所需要空間增大，同時在進行車削加工過程中使得規劃刀具路徑帶來困難。上述快刀伺服裝置采用柔性鉸鏈作為導向機構，是根據柔性鉸鏈的彈性變形來產生一個工作行程，這使得在選擇驅動方式的時候必須能夠才生足夠的驅動力；而且柔性鉸鏈加工是采用線切割技術，從而使得加工成本上升。

【發明內容】

為了解決現有二自由度直線式快速刀具伺服裝置利用柔性鉸鏈的彈性變形輸出位移時對驅動方式輸出力要求高，以及額外增加的解耦機構設計，使得整體結構復雜的問題，本發明提出了一種基于氣浮導軌的二自由度直線式快速刀具伺服裝置，能夠實現結構簡單、對驅動方式輸出力要求低的效果。

本發明實現上述目的技術方案如下：

基于氣浮導軌的二自由度直線式快刀伺服裝置，包括外殼、Z向驅動、X向驅動；所述Z向驅動、X向驅動位于外殼內部；所述外殼包括蓋板、左板、前板、后板、右板、窗口；所述左板、右板分別通過螺釘連接在X向驅動的左右兩側；所述前板、后板分別通過螺釘連接在X向驅動的前后兩側；所述蓋板位于左板、前板、后板、右板之上，通過螺釘與左板、前板、后板、右板連接；所述窗口位于右板上；所述Z向驅動通過螺釘連接在X向驅動上，形成串聯機構；所述Z向驅動包括Z向底板、Z向氣浮定軌、Z向壓電驅動器、Z向氣浮動軌、第一連桿、Z向連接塊缺口、Z向電容傳感器、Z向鎖緊環、Z向傳感器支撐板、第二連桿、刀架、金剛石刀具、Z向氣孔、Z向連接塊、Z向連接軸、Z向連接套筒、Z向驅動器支撐板；所述Z向氣浮定軌左右分布在Z向底板上，通過螺釘連接；所述Z向氣浮動軌位于Z向氣浮定軌上；所述Z向氣孔分布在Z向氣浮動軌側面上；所述第一連桿、第二連桿通過螺釘將左右分布的Z向氣浮動軌連接起來；所述刀架位于第二連桿中間，并通過螺釘連接固定；所述金剛石刀具通過螺釘固定在刀架上；所述Z向傳感器支撐板位于兩Z向氣浮動軌中間，通過螺釘與Z向底板連接；所述Z向電容傳感器，通過前后兩個Z向鎖緊環固定在Z向傳感器支撐板上；所述Z向連接塊位于第一連桿中間，通過螺釘連接固定；所述Z向驅動器支撐板通過螺釘連接在Z向底板上；所述Z向壓電驅動器、Z向連接軸、Z向連接套筒同軸分布；所述Z向壓電驅動器通過過盈配合與Z向驅動器支撐板 連接；所述Z向壓電驅動器與Z向連接套筒通過螺紋連接；所述Z向連接軸一端與Z向連接套筒通過螺紋連接，另一端插入Z向連接塊，通過擰緊螺釘使Z向連接塊缺口縮小從而抱緊Z向連接軸；所述X向驅動包括X向底板、X向氣浮定軌、X向氣浮動軌、第三連桿、X向連接軸、X向連接塊、X向傳感器支撐板、X向電容傳感器、X向鎖緊環、第四連桿、X向氣孔、X向連接塊缺口、X向連接套筒、X向壓電驅動器、X向驅動器支撐板；所述X向氣浮定軌左右分布在X向底板上，通過螺釘連接；所述X向氣浮動軌位于X向氣浮定軌上；所述X向氣孔分布在X向氣浮動軌側面上；所述第三連桿、第四連桿通過螺釘將左右分布的X向氣浮動軌連接起來；所述X向傳感器支撐板位于兩X向氣浮動軌中間，通過螺釘與X向底板連接；所述X向電容傳感器，通過前后兩個X向鎖緊環固定在X向傳感器支撐板上；所述X向連接塊位于第三連桿中間，通過螺釘連接固定；所述X向驅動器支撐板通過螺釘連接在X向底板上；所述X向壓電驅動器、X向連接軸、X向連接套筒同軸分布；所述X向壓電驅動器通過過盈配合與X向驅動器支撐板連接；所述X向壓電驅動器與X向連接套筒通過螺紋連接；所述X向連接軸一端與X向連接套筒通過螺紋連接，另一端插入X向連接塊，通過擰緊螺釘使X向連接塊缺口縮小從而抱緊X向連接軸。