專利名稱：一種垂直軸宏微復合直線運動平臺裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種垂直軸宏微復合直線運動平臺裝置。
背景技術(shù)：
宏微復合運動平臺可用于超精密加工的進給系統(tǒng)中。宏運動平臺實現(xiàn)大行程毫米或微米級的進給，微運動平臺實現(xiàn)小行程微米或納米級進給。宏微運動復合可加工精密光學元件的非軸對稱表面，可重復加工具有復雜形狀的各種異形元件，例如自由曲面透鏡/鏡面、微鏡陣列、微溝槽陣列等。一般的宏微復合運動平臺是在宏運動平臺的基礎(chǔ)上，安裝快刀伺服器等典型或?qū)Ｓ玫男⌒臀⑦\動平臺，這種微運動平臺無法用于承載一定的負荷或開展宏微復合平臺的實 驗研究。

實用新型內(nèi)容針對一般的宏微復合運動平臺承載量不大的問題，本實用新型的目的是提供一種垂直軸宏微復合直線運動平臺裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案宏動平臺采用氣浮導軌導向，直線電機驅(qū)動，光柵尺檢測位置精度；宏動平臺帶動微動平臺。由整體金屬板切割加工出四周框架、內(nèi)部的微動平臺和起連接以及導向作用的柔性鉸鏈，框架固定在宏動平臺上，由壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機提供動力。微動平臺和宏動平臺之間通過氣浮消除摩擦阻力。本實用新型提供的一種垂直軸宏微復合直線運動平臺裝置，包括底座1，其承載著全部結(jié)構(gòu)，氣浮導軌2安裝在底座I上，氣浮導軌長度方向上表面中間開有長槽，直線電機定子3鑲在氣浮導軌長槽中，氣浮導軌2側(cè)面裝有光柵定尺4 ;宏動平臺6安裝在氣浮導軌2上，宏動平臺6中安裝直線電機動子5，通電后直線電機定子3與直線電機動子5的磁場作用，產(chǎn)生動力驅(qū)動宏動平臺6在氣浮導軌2上移動，宏動平臺6上還裝有光柵動尺15，光柵動尺15和光柵定尺4在運動過程中作用，檢測宏位移的位置信息；框架7、工字型分布的四個柔性鉸鏈10和微動平臺11由一塊整體金屬通過線切割制作而成，其中框架7安裝固定在宏動平臺6上，微動平臺11的一邊與框架7的一邊之間裝有壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機14,微動平臺11和宏動平臺6的移動方向相互垂直,微動平臺11的底部設(shè)有若干氣孔和氣道，通過孔中噴出的高壓氣體，使微動平臺與宏動平臺接觸面之間形成氣膜，以減少或消除摩擦；承物臺12同下面的墊板13 —起固定在微動平臺11上。承物臺12與框架7之間有間隙，墊板使承物臺的高度稍高于四周的框架，避免接觸摩擦。承物臺12與框架7之間裝有微動傳感器，其中承物臺側(cè)面裝有第一微動傳感器8，框架側(cè)面裝有第二微動傳感器9，以檢測微動平臺的移位。上述每個柔性鉸鏈10的支干部寬度較寬，而鉸鏈部寬度較窄，每個支干的兩個端部為鉸鏈部位。因此材料的受力發(fā)生的彈性彎曲變形集中在較窄的鉸鏈部，而支干部無變形。鉸鏈部位的輪廓為對稱的圓弧過度，以避免應力集中。[0008]上述宏動平臺6的底部形狀與氣浮導軌2表面配合，宏動平臺6與氣浮導軌2的接觸面上有氣孔和氣道，高壓空氣從孔中噴出，在氣浮導軌2和宏動平臺6之間形成氣膜。上述承物臺12面積大于微動平臺11，以利于承載各種儀器以開展宏微復合的研究。氣浮導軌支承宏動平臺，直線電機提供宏運動的驅(qū)動力，光柵尺測量運動位置信肩、O微動平臺通過柔性鉸鏈與框架實體連接。柔性鉸鏈對稱分布，通過材料的微量彈性彎曲變形，確保微動平臺的導向和移動。壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機提供微動平臺移動的動力，微動傳感器感應微動平臺的位移。從而實現(xiàn)微動平臺的高精度位移和定位。通過氣體薄膜將微動平臺和宏動平臺隔離，避免兩平面直接接觸，減少或消除摩擦阻力。微動平臺通過墊板連接承物臺，承物臺與面積與宏動平臺面積相當，即尺寸比較大，方便安裝研究儀器。本實用新型由于采用以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點I)通過氣浮導軌支承宏動平臺，直線電機提供宏運動的驅(qū)動力，光柵尺測量運動位置信息。具有承載力強、運動精度高、運動速度快、加速度大的特點；2)微動平臺的運動方向與宏動平臺的運動方向垂直。3)微動平臺通過柔性鉸鏈與框架實體連接。柔性鉸鏈對稱分布，通過材料的微量彈性彎曲變形，確保微動平臺的導向和移動。壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機提供微動平臺移動的動力，微動傳感器感應微動平臺的位移。從而實現(xiàn)微動平臺的高精度位移和定位；4)通過氣體薄膜將微動平臺和宏動平臺隔離，避免兩平面直接接觸，減少或消除摩擦阻力；5)微動平臺通過墊板連接承物臺，承物臺與面積與宏動平臺面積相當，即尺寸比較大，方便安裝研究儀器。

圖I是本實用新型裝置的示意圖。圖2是本實用新型裝置的微動平臺結(jié)構(gòu)示意圖。其中I底座2氣浮導軌3直線電機定子4光柵定尺5直線電機動子6宏動平臺7框架8第一微動傳感器9第二微動傳感器10柔性鉸鏈11微動平臺12承物臺13墊板14壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機15光柵動尺。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步地詳細說明如圖I所示,本實用新型包括底座I,承載著全部結(jié)構(gòu)。氣浮導軌2安裝在底座上。氣浮導軌長度方向上表面中間開有長槽，直線電機的定子3鑲在氣浮導軌長槽中。氣浮導軌側(cè)面裝有光柵定尺4。宏動平臺6的底部形狀與氣浮導軌表面配合，宏動平臺與氣浮導軌的接觸面上有氣孔和氣道，高壓空氣從孔中噴出，在氣浮導軌和宏動平臺之間形成氣膜，以減少或消除摩擦。宏動平臺中裝有直線電機動子5。通電后直線電機的定子和動子的磁場作用，產(chǎn)生動力驅(qū)動宏動平臺在氣浮導軌上移動。宏動平臺上還裝有光柵動尺15，光柵動尺和定尺在運動過程中作用，檢測宏位移的位置信息。由一塊整體金屬通過線切割加工出框架7、工字型分布的四個柔性鉸鏈10和微動平臺11。微動平臺的一邊和框架之間裝有壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機14。通電后，壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機推動微動平臺移動。微動平臺和宏動平臺的移動方向相互垂直。每個柔性鉸鏈10的支干部寬度較寬，而鉸鏈部寬度較窄。每個支干的兩個端部為鉸鏈部位。因此材料的受力發(fā)生的彈性彎曲變形集中在較窄的鉸鏈部，而支干部無變形。鉸鏈部位的輪廓為對稱的圓弧過度，以避免應力集中。微動平臺的底部設(shè)有若干小氣孔和氣道，通過孔中噴出的高壓氣體，使微動平臺和宏動平臺接觸面之間形成氣膜，以減少或消除摩擦。承物臺12通過墊板13固定在微動平臺上。墊板使承物臺的高度稍高于四周的框架，避免接觸摩擦。承物臺使微動平臺的面積擴大，以利于承載各種儀器以開展宏微復合的研究。承物臺邊與框架之間裝有微動傳感器8和9，以檢測微
動平臺的移位。
權(quán)利要求1.一種垂直軸宏微復合直線運動平臺裝置，其特征在于該裝置包括底座(1)，氣浮導軌(2)安裝在底座(I)上，氣浮導軌長度方向上表面中間開有長槽，直線電機定子(3)鑲在氣浮導軌長槽中，氣浮導軌(2)側(cè)面裝有光柵定尺(4);宏動平臺(6)安裝在氣浮導軌(2)上，宏動平臺(6)的底部形狀與氣浮導軌(2)表面相互匹配，宏動平臺(6)與氣浮導軌(2)的接觸面上有氣孔和氣道，高壓空氣從孔中噴出，在氣浮導軌(2)與宏動平臺(6)之間形成氣膜；宏動平臺(6)中還安裝直線電機動子(5)，直線電機定子(3)與直線電機動子(5)相互作用，驅(qū)動宏動平臺(6)在氣浮導軌(2)上移動；宏動平臺(6)上還裝有光柵動尺(15)，光柵動尺(15)與光柵定尺(4)相互匹配；框架(7)、工字型分布的四個柔性鉸鏈(10)和微動平臺(11)由一塊整體金屬切割而成，其中框架(7)安裝在宏動平臺(6)上，微動平臺(11)的一邊與框架(7)的一邊之間裝有壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機(14);微動平臺(11)與宏動平臺(6)的移動方向相互垂直，微動平臺(11)的底部設(shè)有若干氣孔和氣道，通過孔中噴出的高壓氣體，使微動平臺(11)與宏動平臺(6)接觸面之間形成氣膜；承物臺(12)的下面連接墊板(13)后一同固定在微動平臺(11)的上面；承物臺(12)與框架(7)之間有間隙；承物臺(12)與框架(7)之間還裝有微動傳感器，其中承物臺(12)側(cè)面裝有第一微動傳感器(8)，框架(7 )側(cè)面裝有第二微動傳感器(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的垂直軸宏微復合直線運動平臺裝置，其特征在于上述每個柔性鉸鏈(10)的支干部寬度較寬，而鉸鏈部寬度較窄，每個支干的兩個端部為鉸鏈部位；鉸鏈部位的輪廓為對稱的圓弧過度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的垂直軸宏微復合直線運動平臺裝置，其特征在于上述承物臺(12)面積大于微動平臺(11)。
專利摘要本實用新型公開了一種垂直軸宏微復合直線運動平臺裝置，該裝置的宏動平臺采用氣浮導軌導向，直線電機驅(qū)動，光柵尺檢測位置精度；宏動平臺帶動微動平臺；由整體金屬板切割加工出框架、微動平臺和起連接以及導向作用的柔性鉸鏈，框架固定在宏動平臺上；微動平臺和宏動平臺之間通過氣浮消除摩擦阻力；微動平臺通過柔性鉸鏈與框架實體連接，柔性鉸鏈對稱分布，通過材料的微量彈性彎曲變形，確保微動平臺的導向和移動，壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機提供微動平臺移動的動力，微動傳感器感應微動平臺的位移，從而實現(xiàn)微動平臺的高精度位移和定位。
文檔編號B23Q17/24GK202556075SQ201220078460
公開日2012年11月28日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者李克天, 陳新, 陳新度, 劉強 申請人:廣東工業(yè)大學