[實用新型]一種垂直運動的宏微復(fù)合定位平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720569423.4
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN207051743U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高健;譚宇韜;張攬宇;陳新;陳云;楊志軍;湯暉;賀云波;張昱
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務(wù)所44329
• 代理人: 楊曉松

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種宏微復(fù)合定位平臺，尤其是指一種垂直運動的宏微復(fù)合定位平臺。

背景技術(shù)

精密定位技術(shù)是精密工程中一個最為關(guān)鍵的技術(shù)，它的研究對于，微納米技術(shù)、電子、精密制造工藝等高靜尖技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作用，目前的技術(shù)基本是：把宏、微復(fù)合雙重驅(qū)動結(jié)合起來,宏動臺以地面為參照物,由高精度的伺服電動機或者直線電機和絲杠組成，通過宏動臺導(dǎo)軌導(dǎo)向，實現(xiàn)運動平臺大范圍的移動；微動臺附著于宏動臺上,并以宏動臺為參照物,由壓電型驅(qū)動器和彈性鉸鏈構(gòu)成，壓電驅(qū)動器輸出位移，通過微動臺導(dǎo)軌導(dǎo)向，實現(xiàn)平臺的微小位移,補償宏動臺大行程運動造成的位移精度誤差。宏微兩級運動的點位控制是分離進行控制，具有先后關(guān)系。宏動臺的運動行程通常可達數(shù)百毫米，速度也可達上百毫米每秒，宏動臺運動結(jié)束后，微動臺根據(jù)測得的定位誤差做補償進給，定位控制只對始末兩點間的位置精度有要求，對中間位置的定位精度和運動軌跡無要求，采用反饋進行控制,從而保證整個平臺大行程、高精度定位的要求。而多數(shù)的宏微復(fù)合定位平臺都是滿足在平面式的高精度大行程定位要求，而不能滿足垂直軸的高精度大行程定位要求。而如果直接將宏微復(fù)合定位平臺豎直安裝進行定位運動，則需要克服重力效應(yīng)，卻不可避免的增加了宏微復(fù)合定位平臺的自身載荷。

現(xiàn)有對垂直運動進行定位的宏運動平臺采用大行程高精度的電機實現(xiàn)微米級的定位，并在宏運動平臺上疊加微運動平臺，而微動平臺采用垂直運動的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)配合壓電陶瓷驅(qū)動實現(xiàn)垂直軸高精度大行程定位運動。但是這種定位平臺存在以下缺點：1)利用柔性鉸鏈疊加的結(jié)構(gòu)會給平臺產(chǎn)生了較大誤差而且壓電陶瓷驅(qū)動柔性鉸鏈會產(chǎn)生較大的振動，大大降低了平臺的精度，限制了整個系統(tǒng)的速度和加速度，使得系統(tǒng)工作效率低；2)利用柔性鉸鏈的驅(qū)動疊加結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致自身定位平臺的重量過重，不利于平臺的高加速定位運動；3)壓電陶瓷等微驅(qū)動的定位精度雖然能達到納米級，但是行程小。并且壓電馬達驅(qū)動的運動平臺雖然能夠?qū)崿F(xiàn)大行程、高分辨率的運動性能，但其運動速度低；4)加工柔性鉸鏈需要的尺寸精度要求高，而且難以做到閉環(huán)反饋。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于針對上述問題，提供一種運動平穩(wěn)、定位精度高和使用方便的垂直運動的宏微復(fù)合定位平臺。

本實用新型的目的可采用以下技術(shù)方案來達到：

一種垂直運動的宏微復(fù)合定位平臺，包括底座和安裝于底座上的宏運動裝置、微運動裝置、傳感器和控制器，所述宏運動裝置的動力輸出端在底座上水平運動，所述微運動裝置在底座上垂直運動，所述宏運動裝置的動力輸出端與所述微運動裝置連接；所述宏運動裝置的動力輸出端上設(shè)有第一楔形面，所述微運動裝置上設(shè)有與所述第一楔形面相對應(yīng)的第二楔形面，所述宏運動裝置的動力輸出端通過第一楔形面和第二楔形面頂壓微運動裝置而推動微運動裝置在底座上垂直運動；形成楔形增力結(jié)構(gòu)；所述傳感器固定安裝于所述微運動裝置上，所述控制器與所述傳感器和宏運動裝置電連接。

進一步地，所述宏運動裝置包括伸縮電機、壓電陶瓷和楔形塊，所述伸縮電機固定安裝于所述底座上，且伸縮電機的輸出軸通過壓電陶瓷與所述楔形塊固定連接，所述第一楔形面設(shè)于所述楔形塊上，所述第一楔形面與第二楔形面相互接觸且頂壓，所述壓電陶瓷與所述控制器電連接。

進一步地，所述微運動裝置包括導(dǎo)桿和可滑動套設(shè)于導(dǎo)桿上的滑臺，所述導(dǎo)桿固定安裝于所述底座上，所述第二楔形面設(shè)于所述滑臺的下端，所述第二楔形面與第一楔形面相互接觸且頂壓，所述傳感器固定安裝于所述滑臺上。

作為一種優(yōu)選的方案，所述底座上設(shè)有導(dǎo)軌和可滑動安裝于導(dǎo)軌上的滑塊，所述滑塊上固定安裝有連接座，所述壓電陶瓷和楔形塊固定安裝于連接座上。

作為一種優(yōu)選的方案，所述伸縮電機的輸出軸通過頂塊與所述壓電陶瓷固定連接，所述頂塊與連接座之間安裝有彈性件。

作為一種優(yōu)選的方案，所述導(dǎo)桿設(shè)為兩個，所述滑臺的兩端分別可滑動套設(shè)于兩個所述導(dǎo)桿上。

作為一種優(yōu)選的方案，所述彈性件為彈簧。

作為一種優(yōu)選的方案，所述傳感器為光柵尺傳感器。

實施本實用新型，具有如下有益效果：

1、本實用新型的宏運動裝置輸出水平運動，通過第一楔形面和第二楔形面連接而形成的楔形增力結(jié)構(gòu)推動微運動裝置進行垂直運動，將水平運動轉(zhuǎn)化為垂直運動。在宏運動輸出動力推動微運動裝置時，由于第一楔形面和第二楔形面之間為面接觸，使得第二楔形面能相對于第一楔形面平穩(wěn)地滑動，使得微運動裝置能與宏運動裝置同步運動，減小了微運動裝置的運動誤差，保證了運動的精度和準確性，具有運動平穩(wěn)、誤差小和定位精度高的特點。