[发明专利]同轴宏微复合直线运动平台装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种同轴宏微复合直线运动平台装置。

背景技术宏微复合运动平台可用于超精密加工的进给系统中。宏运动平台实现大行程毫米或微米级的进给，微运动平台实现小行程微米或纳米级进给。宏微运动复合可加工精密光学元件的非轴对称表面，可重复加工具有复杂形状的各种异形元件，例如：自由曲面透镜／镜面、微镜阵列、微沟槽阵列等。

一般的宏微复合运动平台是在宏运动平台的基础上，安装快刀伺服器等典型或专用的小型微运动平台，这种微运动平台无法用于承载一定的负荷或开展宏微复合平台的实验研究。

发明内容

针对一般的宏微复合运动平台承载量不大的问题，本发明的目的是提供一种同轴宏微复合直线运动平台装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：宏动平台采用气浮导轨导向，直线电机驱动，光栅尺检测位置精度；宏动平台带动微动平台。微动平台由整体金属板切割加工出四周框架、内部的微动平台和起连接以及导向作用的柔性铰链，框架固定在宏动平台上，过压电陶瓷驱动器或音圈电机提供动力。微动平台和宏动平台之间通过气浮消除摩擦阻力。

本发明提供的一种同轴宏微复合直线运动平台装置包括底座1，气浮导轨2安装在底座1上，气浮导轨长度方向上表面中间开有长槽，直线电机定子3镶在气浮导轨长槽中，气浮导轨2侧面装有光栅定尺4；宏动平台6安装在气浮导轨2上，宏动平台6的底部形状与气浮导轨2表面相互匹配，宏动平台6与气浮导轨2的接触面上有气孔和气道，高压空气从孔中喷出，在气浮导轨2与宏动平台6之间形成气膜；宏动平台6中还安装直线电机动子5，直线电机定子3与直线电机动子5相互作用，驱动宏动平台6在气浮导轨2上移动；宏动平台6上还装有光栅动尺15，光栅动尺15与光栅定尺4相互匹配；框架7、工字型分布的四个柔性铰链8和微动平台9由一块整体金属切割而成，其中框架7安装在宏动平台6上，微动平台9的一边与框架7的一边之间装有压电陶瓷驱动器或音圈电机10；微动平台9与宏动平台6的移动方向同轴，微动平台9的底部设有若干气孔和气道，通过孔中喷出的高压气体，使微动平台9与宏动平台6接触面之间形成气膜；承物台11的下表面连接垫板13并一同固定在微动平台9上；承物台11与框架7之间有间隙；承物台11与框架7之间还装有微动传感器，其中承物台11侧面装有第一微动传感器12，框架7侧面装有第二微动传感14。

上述每个柔性铰链8的支干部宽度较宽，而铰链部宽度较窄，每个支干的两个端部为铰链部位；铰链部位的轮廓为对称的圆弧过度。

上述承物台11面积大于微动平台9。

气浮导轨支承宏动平台，直线电机提供宏运动的驱动力，光栅尺测量运动位置信息。

微动平台通过柔性铰链与框架实体连接。柔性铰链对称分布，通过材料的微量弹性弯曲变形，确保微动平台的导向和移动。

压电陶瓷驱动器或音圈电机提供微动平台移动的动力，微动传感器感应微动平台的位移。从而实现微动平台的高精度位移和定位。

通过气体薄膜将微动平台和宏动平台隔离，避免两平面直接接触，减少或消除摩擦阻力。

微动平台通过垫板连接承物台，承物台与面积与宏动平台面积相当，即尺寸比较大，方便安装研究仪器。

本发明由于采用以上技术方案，具有以下有益效果：

1）通过气浮导轨支承宏动平台，直线电机提供宏运动的驱动力，光栅尺测量运动位置信息。具有承载力强、运动精度高、运动速度快、加速度大的特点；

2）微动平台和宏动平台的运动方向同轴。微动平台通过柔性铰链与框架实体连接。柔性铰链对称分布，通过材料的微量弹性弯曲变形，确保微动平台的导向和移动。压电陶瓷驱动器提供微动平台移动的动力，微动传感器感应微动平台的位移。从而实现微动平台的高精度位移和定位；

3）通过气体薄膜将微动平台和宏动平台隔离，避免两平面直接接触，减少或消除摩擦阻力；

4）微动平台通过垫板连接承物台，承物台与面积与宏动平台面积相当，即尺寸比较大，方便安装研究仪器。

附图说明

图1是本发明装置的示意图。

图2是本发明装置的微动平台的结构示意图。

其中: 1 底座  2 气浮导轨  3 直线电机定子  4 光栅定尺  5 直线电机动子  6 宏动平台  7 框架  8 柔性铰链  9 微动平台  10 压电陶瓷驱动器或音圈电机   11 承物台  12 第一微动传感器  13 垫板  14 第二微动传感器  15光栅动尺。

具体实施方式