基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及用快刀伺服原理加工光學自由曲面的設備，本實用新型具體涉及基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，具有彈性的薄膜組設于微動工作臺的兩側(cè)，并將微動工作臺固定于基座內(nèi)，驅(qū)動電機固定于底板，其電機軸連接基座；還包括步進電機、爪盤和雙向滾珠絲桿機構(gòu)；雙向滾珠絲桿機構(gòu)沿著薄膜組的方向，通過軸承安裝于基座，步進電機與雙向滾珠絲桿機構(gòu)連接；兩個爪盤分別固定于雙向滾珠絲桿結(jié)構(gòu)的移動件上，分別位于基座的兩側(cè)，爪盤設有沿著薄膜組方向設置的爪槽，薄膜組卡裝于爪槽內(nèi)。本實用新型采用上述結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)薄膜的移動支撐位置，實現(xiàn)固有頻率的調(diào)節(jié)，與預緊力調(diào)節(jié)相比，消耗能源小。
【專利說明】基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及用快刀伺服原理加工光學自由曲面的設備，本實用新型具體涉及基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了實現(xiàn)光學自由曲面的精確加工，精確、穩(wěn)定的進給機構(gòu)顯得尤為重要，因為它與產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關。另外，復雜光學自由曲面由于體積小，精度高更是對微進給機構(gòu)提出了嚴格的要求。微進給系統(tǒng)是加工此類產(chǎn)品的基礎，其廣泛應用于快刀伺服進給系統(tǒng)，微動工作臺和宏微復合平臺等中。傳統(tǒng)的微進給裝置通常采用固定頻率設計，但是在加工不同產(chǎn)品時，其驅(qū)動頻率通常會變化，這樣會導致位移放大因子不一致，從而使得位移放大失真。此外，由于制造裝配誤差，通常使得實際頻率跟設計頻率不符。
[0003]在先技術(shù)專利號:201210250524.7公開了這樣一種快速伺服裝置:該快刀伺服裝置總體結(jié)構(gòu)的主要部件包括基座、預應力薄膜、微動工作臺、旋轉(zhuǎn)梁和壓電驅(qū)動器。壓電驅(qū)動器產(chǎn)生的位移作用到旋轉(zhuǎn)梁上，旋轉(zhuǎn)梁通過柔性鉸鏈帶動兩個預應力薄膜支撐的微動工作臺運動，由于預應力薄膜的牽制作用，微動工作臺垂直方向的運動被抑制，產(chǎn)生的主要運動是快刀伺服所需的水平方向的運動。這種裝置可以通過調(diào)節(jié)預應力薄膜的預緊力，從而改變快刀伺服系統(tǒng)的固有頻率，以適應壓電執(zhí)行器不同驅(qū)動頻率的需要。此技術(shù)克服了微進給裝置頻率不能調(diào)節(jié)的問題，但是在工作時動態(tài)調(diào)節(jié)預緊力會存在兩個缺陷:1、會產(chǎn)生過大的能源消耗；2、產(chǎn)生過高的溫度，影響快速伺服裝置的精度。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提出基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，能根據(jù)不同的驅(qū)動頻率來調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的固有頻率，并且在工作時動態(tài)調(diào)節(jié)預緊力消耗能源少，溫度低，不會影響微進給裝置精度。
[0005]為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，包括基座、底板、微動工作臺、薄膜組和驅(qū)動電機，所述基座固定于底板，具有彈性的所述薄膜組設于所述微動工作臺的兩側(cè)，并將所述微動工作臺固定于所述基座內(nèi)，所述驅(qū)動電機固定于底板，其電機軸連接所述基座；
[0007]還包括步進電機、爪盤和雙向滾珠絲桿機構(gòu)；所述雙向滾珠絲桿機構(gòu)沿著所述薄膜組的方向，通過軸承安裝于所述基座，所述步進電機與所述雙向滾珠絲桿機構(gòu)連接；
[0008]兩個所述爪盤分別固定于所述雙向滾珠絲桿結(jié)構(gòu)的移動件上，分別位于所述基座的兩側(cè)，所述爪盤設有沿著所述薄膜組方向設置的爪槽，所述薄膜組卡裝于所述爪槽內(nèi)。
[0009]還包括電容極板組，位于所述微動工作臺進給方向的端部；所述電容極板組包括兩個平行設置的電極，分別固定于所述微動工作臺和所述基座。
[0010]兩個平行設置的所述電極的非工作面設有絕緣層。[0011]所述驅(qū)動電機通過所述驅(qū)動電機座固定于所述底板。
[0012]所述步進電機通過所述步進電機座固定于所述底板。
[0013]所述軸承通過軸承座固定于所述基座。
[0014]所述基座、微動工作臺和薄膜組是一體式結(jié)構(gòu)。
[0015]所述一體式結(jié)構(gòu)為金屬材質(zhì)。
[0016]所述一體式結(jié)構(gòu)通過螺栓與所述底板固定。
[0017]所述驅(qū)動電機為音圈電機。
[0018]本實用新型采用上述結(jié)構(gòu)，能根據(jù)不同的驅(qū)動頻率來調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的固有頻率，并且在工作時動態(tài)調(diào)節(jié)預緊力消耗能源少，溫度低，不會影響微進給裝置精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型一種實例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本實用新型一種實例的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是本薄膜組一種實例的變形示意圖。
[0022]其中:軸承座1、基座2、底板3、微動工作臺4、薄膜組5、步進電機座6、步進電機7、驅(qū)動電機座8、驅(qū)動電機9、軸承10、爪盤11、雙向滾珠絲桿機構(gòu)12、電容極板組13、絕緣層14。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0024]如圖1至圖2所示，基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，包括基座2、底板
3、微動工作臺4、薄膜組5和驅(qū)動電機9，所述基座2固定于底板3，具有彈性的所述薄膜組5設于所述微動工作臺4的兩側(cè)，并將所述微動工作臺4固定于所述基座2內(nèi)，所述驅(qū)動電機9固定于底板3，其電機軸連接所述基座2 ；
[0025]還包括步進電機7、爪盤11和雙向滾珠絲桿機構(gòu)12 ;所述雙向滾珠絲桿機構(gòu)12沿著所述薄膜組5的方向，通過軸承10安裝于所述基座2，所述步進電機7與所述雙向滾珠絲桿機構(gòu)12連接；
[0026]兩個所述爪盤11分別固定于所述雙向滾珠絲桿結(jié)構(gòu)12的移動件上，分別位于所述基座2的兩側(cè)，所述爪盤11設有沿著所述薄膜組5方向設置的爪槽，所述薄膜組5卡裝于所述爪槽內(nèi)。
[0027]所述驅(qū)動電機9用于驅(qū)動所述微動工作臺4上安裝的刀具等功能組件，產(chǎn)生的微進給作用于待加工零件，使刀具等功能組件對待加工零件進行加工。由于所述薄膜組5的牽制作用，所述微動工作臺4非進給方向的運動被抑制，驅(qū)動電機9只能在進給方向產(chǎn)生微小位移，引起微動工作臺4產(chǎn)生進給方向位移，從而帶動了刀具的進刀或退刀；而所述薄膜組5為具有彈性的金屬片，使所述微動工作臺4具有固定的振動頻率，與所述驅(qū)動電機9的工作頻率相匹配。
[0028]所述步進電機7驅(qū)動所述雙向滾珠絲桿機構(gòu)，使設于所述微動工作臺4兩側(cè)的所述爪盤11沿著所述薄膜組5的方向同時相向運動，改變所述薄膜組5的有效變形長度，從而達到調(diào)節(jié)所述微動工作臺4的固有頻率。[0029]還包括電容極板組13，位于所述微動工作臺4進給方向的端部；所述電容極板組13包括兩個平行設置的電極，分別固定于所述微動工作臺4和所述基座2。用于檢測所述微動工作臺4的位移。
[0030]兩個平行設置的所述電極的非工作面設有絕緣層14。用以防止所述電容極板組13被其他金屬干擾，影響其測量精度。
[0031]所述驅(qū)動電機9通過所述驅(qū)動電機座8固定于所述底板3。
[0032]所述步進電機7通過所述步進電機座6固定于所述底板3。
[0033]所述軸承10通過軸承座I固定于所述基座2。
[0034]所述基座2、微動工作臺4和薄膜組5是一體式結(jié)構(gòu)。所述基座2、微動工作臺4和薄膜組5由整塊材料進過銑削和電火花加工工藝獲得，避免零件組裝的裝配誤差，加工簡單，提高微進給裝置的精度。
[0035]所述一體式結(jié)構(gòu)為金屬材質(zhì)。
[0036]所述一體式結(jié)構(gòu)通過螺栓與所述底板3固定。
[0037]所述驅(qū)動電機9為音圈電機。
[0038]如圖3所示，所述薄膜組5根據(jù)一端固定一端導向梁的剛度公式:.F MEl [0039]Iih =-二
少 maxL
[0040]其中F受到的力，yfflax為導向梁端Y軸方向的變形位移距離，E為材料彈性模量，I為彎曲剛度，L為變形段梁的長度。E受材料特性的影響，不同批次的材料，會有偏差。慣性矩I與梁截面寬度成正比，與截面高度的3次方程正比，受加工精度的影響，特別是厚度，加工誤差對剛度影響非常大。L為變形段的長度，所述薄膜組5通過移動支撐改變變形段L的長度，從而實現(xiàn)剛度和頻率的調(diào)節(jié)。
[0041]以上結(jié)合具體實施例描述了本實用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本實用新型的其它【具體實施方式】，這些方式都將落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，包括基座、底板、微動工作臺、薄膜組和驅(qū)動電機，所述基座固定于底板，具有彈性的所述薄膜組設于所述微動工作臺的兩側(cè)，并將所述微動工作臺固定于所述基座內(nèi)，所述驅(qū)動電機固定于底板，其電機軸連接所述基座，其特征在于: 還包括步進電機、爪盤和雙向滾珠絲桿機構(gòu)；所述雙向滾珠絲桿機構(gòu)沿著所述薄膜組的方向，通過軸承安裝于所述基座，所述步進電機與所述雙向滾珠絲桿機構(gòu)連接； 兩個所述爪盤分別固定于所述雙向滾珠絲桿結(jié)構(gòu)的移動件上，分別位于所述基座的兩側(cè)，所述爪盤設有沿著所述薄膜組方向設置的爪槽，所述薄膜組卡裝于所述爪槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，其特征在于:還包括電容極板組，位于所述微動工作臺進給方向的端部；所述電容極板組包括兩個平行設置的電極，分別固定于所述微動工作臺和所述基座。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，其特征在于:兩個平行設置的所述電極的非工作面設有絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，其特征在于:所述驅(qū)動電機通過所述驅(qū)動電機座固定于所述底板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，其特征在于:所述步進電機通過所述步進電機座固定于所述底板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，其特征在于:所述軸承通過軸承座固定于所述基座。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，其特征在于:所述基座、微動工作臺和薄膜組是一體式結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，其特征在于:所述一體式結(jié)構(gòu)為金屬材質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，其特征在于:所述一體式結(jié)構(gòu)通過螺栓與所述底板固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動支撐的剛度頻率可調(diào)的微進給裝置，其特征在于:所述驅(qū)動電機為音圈電機。
【文檔編號】B23Q5/28GK203804645SQ201420259922
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】王夢, 楊志軍, 陳新, 高健, 楊海東, 白有盾, 湯暉 申請人:廣東工業(yè)大學