[發明專利]一種用于光學調整及檢測的超精密六自由度五軸調整裝置

有效

• 申請號: 201711192259.0
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107907959B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李增強;潘鑫;石瑋;趙雙
• 申請（專利權）人: 黑龍江哈工華粹智能裝備有限公司
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種用于光學調整及檢測的超精密六自由度五軸調整裝置，屬于光學調整及檢測技術領域。兩個X軸直線電機定子、X軸光柵尺及多個X軸限位組件均安裝在花崗巖底座上，兩個X軸直線電機線圈各通過一個X軸直線電機線圈座安裝在X軸溜板上，X軸溜板滑動設置在花崗巖底座上面，四個Y軸限位組件安裝在兩個X軸直線電機線圈座上，Y軸光柵尺安裝在X軸溜板上面；兩個Y軸直線電機線圈各通過一個Y軸直線電機線圈座安裝在Y軸溜板，Y軸溜板滑動設置在X軸溜板上面，Z軸精密升降臺固定在兩個Y軸直線電機線圈座上面，Z軸精密旋轉臺安裝在Z軸精密升降臺上面，θ軸三點調平臺安裝在Z軸精密旋轉臺上面。本發明用于需要使用超精密多軸調整臺的場合。

技術領域

本發明涉及一種超精密六自由度五軸運動裝置，屬于光學調整及檢測技術領域。

背景技術

隨著我國科技不斷的發展，超精密學科在高精尖行業的應用越來越廣泛，而特別是多軸超精密運動臺的應用與日俱增，例如小型轉臺的調節、超精密光路系統調試、核能應用、晶片檢測、基因序列的檢測等，都需要使用超精密多軸調整臺，機械關節臂從剛度、精度上來看都已經無法滿足一些特殊行業的需求，而傳統的純機械式調整臺的速度和變速運動都無法實現相應的功能。

發明內容

本發明的目的是為解決上述技術問題，提供一種用于光學調整及檢測的超精密六自由度五軸調整裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種用于光學調整及檢測的超精密六自由度五軸調整裝置，所述的裝置包括底座組件、X軸氣浮導軌、Y軸氣浮導軌、Z軸精密升降臺、Z軸精密旋轉臺、θ軸三點調平臺；所述的底座組件包括花崗巖底座、X軸光柵尺、兩個X軸直線電機定子及八個X軸限位組件；所述的X軸氣浮導軌包括Y軸光柵尺、X軸溜板、兩個X軸直線電機線圈座、兩個X軸直線電機線圈及四個Y軸限位組件；所述的Y軸氣浮導軌包括Y軸溜板、兩個Y軸直線電機線圈座及兩個Y軸直線電機線圈；

所述的X軸光柵尺及兩個X軸直線電機定子均安裝在花崗巖底座上面，所述的八個X軸限位組件安裝在四個支座上，所述的四個支座呈矩形布置并固定在花崗巖底座上面，所述的兩個X軸直線電機定子相對設置，所述的X軸光柵尺設置在兩個X軸直線電機定子之間；

所述的兩個X軸直線電機線圈各通過一個X軸直線電機線圈座安裝在X軸溜板上，所述的X軸溜板滑動設置在花崗巖底座上面，所述的四個Y軸限位組件安裝在兩個X軸直線電機線圈座上，工作時X軸溜板在X軸直線電機線圈的作用下實現往復運動，并通過八個X軸限位組件對X軸溜板機械位置進行限位，所述的Y軸光柵尺安裝在X軸溜板上面；

所述的兩個Y軸直線電機線圈各通過一個Y軸直線電機線圈座安裝在Y軸溜板上，所述的Y軸溜板滑動設置在X軸溜板上面；

所述的Z軸精密升降臺固定在兩個Y軸直線電機線圈座上面，所述的Z軸精密旋轉臺安裝在Z軸精密升降臺上面，所述的θ軸三點調平臺安裝在Z軸精密旋轉臺上面。

本發明相對于現有技術的有益效果是：

1、本發明采用UMAC運動控制器(為外部控制元器件)控制直驅電機，并使用光柵系統(指X軸光柵尺和Y軸光柵尺)實現最終的精度要求，關鍵軸系(附圖2是X軸固定部分，附圖3是X軸運動部分兼Y軸固定部分，附圖4是Y軸運動部分)X、Y的線型運動采用兩個直線電機(所以是龍門雙驅形式)成龍門電機雙驅的方式，可以保證高速運動和頻繁加減速運動，實現精確的位置步進和快速的響應，Z軸采用楔面式結構，實現微小距離的調節，Z旋轉采用直驅電機配合精密軸承，并配合圓光柵，可達到±10μrad定位精度，而θ軸的調整(即θ軸三點調平臺，θ軸是X和Y角度調整的綜合)采用史都華平臺式的結構，球關節進行配研，通過手動調節達到±10μrad的定位精度。

2、本發明采用五軸六自由度超精密調節，可以進行插補式運動，也可以實現單軸調節。設備主體為花崗巖材料，設備剛度好，雙電機驅動可以剎車定位精準，實現快速反應。