[实用新型]大行程微驱动精密二维工作台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超磁致微驱动大行程精密二维工作台，主要应用于精密、超精密机械加工过程中的微进给、及机电一体化系统中实现大行程进给并同时要求实现精密微小位移进给的场合。

背景技术

传统的大行程精密工作台一般采用精密丝杆副及滚动（或滑动）导轨、精密螺旋楔块机构、涡轮-凸轮机构、齿轮-杠杆式机构等机械传动式位移驱动器。由于机械摩擦、间隙、爬行等原因，其运动精度、定位精度很难达到亚微米甚至纳米量级。要实现亚微米甚至纳米级的定位，常规的驱动和传动方式不再适合。

目前实际应用较为广泛的超精密微动工作台大多包含柔性铰链机构并以压电陶瓷作为驱动元件，虽然它们具有易实现整体式结构、位移控制精度高、功耗小等优点，但柔性铰链的阻尼、小行程，以及压电陶瓷的迟滞等特性给对工作台性能的提高带来不利的影响。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为克服工作台性能的不足，提供一种结构简单、既可以实现大行程进给又可以实现微细精密进给的大行程微驱动精密二维工作台；输出力大、位移分辨率高、位移范围大，且能够避免长时间精密加工生热影响进给精度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

大行程微驱动精密二维工作台，其特征在于：主要由底座、二维平面内互为垂直的X、Y双向进给装置、以及进给装置的顶部工作台面组成，Y向进给装置设置在X向进给装置之上；X向进给装置包括X向大行程进给装置和X向微进给装置，Y向进给装置包括Y向大行程进给装置和Y向微进给装置；Y向大行程进给装置设置于X向微进给装置之上且能随X向微进给装置的进给动作而移动；底座的过渡连接板与机床连接；X向微进给装置与Y向微进给装置均为超磁致微进给装置，X向大行程进给装置与Y向大行程进给装置均为精密滚珠丝杆进给装置。

按上述技术方案，过度连接板上设置包含X向精密滚珠丝杠、X向丝杆螺母以及X向伺服电机的X向大行程进给装置，其中，X向丝杆螺母活动套置在X向精密滚珠丝杠上且X向丝杆螺母上固定连接X向微进给装置；X向精密滚珠丝杠的一端安置X向伺服电机；

X向微进给装置的箱体底部与X向丝杠杆螺母固定连接；超磁致微进给装置的箱体内一端设置缠绕有电磁线圈的超磁致伸缩材料棒，超磁致伸缩材料棒与X向丝杆螺母上下平行设置；电磁线圈依靠线圈骨架套在超磁致伸缩材料棒的外围；箱体内电磁线圈两端都由密封盖封闭；电磁线圈与箱体内壁之间设置冷却带，超磁致伸缩材料棒的伸缩自由端抵靠在推杆输出轴头部上并能推动推杆输出轴沿轴向在箱体内微移动；推杆输出轴的尾部外套设调节螺母，调节螺母外螺纹与箱体内壁的螺套的内螺纹相啮合；调节螺母的内侧端台肩与推杆输出轴头部之间的推杆输出轴上套设弹簧；

推杆输出轴的头部凸台穿过箱体顶壁槽口并通过螺钉与Y向大行程进给装置的底部连接，箱体顶壁槽口轴向长度大于推杆输出轴的头部凸台轴向长度，推杆输出轴的头部凸台能够在箱体顶壁槽口中轴向移动。

按上述技术方案， Y向大行程进给装置包含Y向精密滚珠丝杠、Y向丝杆螺母以及Y向伺服电机，其中，Y向丝杆螺母活动套置在Y向精密滚珠丝杠上且Y向丝杆螺母1上固定连接Y向微进给装置的底部；Y向精密滚珠丝杠的一端安置Y向伺服电机；

Y向微进给装置为结构与X向微进给装置相同的超磁致微进给装置，Y向微进给装置的超磁致伸缩材料棒设置方向与Y向精密滚珠丝杠相平行；Y向微进给装置的推杆输出轴的头部凸台穿过箱体顶壁槽口并通过螺钉与顶部工作台面固定连接，顶部工作台面能够随推杆输出轴的微移动而移动。

按上述技术方案，X向微进给装置的推杆输出轴处以及Y向微进给装置的推杆输出轴处均设置微位移传感器，微位移传感器与工业控制计算机信号相连。

本实用新型的工作原理如下：

X、Y两个运动方向的X向伺服电机、Y向伺服电机分别带动X、Y两方向的X向精密滚珠丝杠、Y向精密滚珠丝杠旋转，将X向精密滚珠丝杠、Y向精密滚珠丝杠的旋转运动通过安装其上的丝杆螺母转换为各自方向上的直线位移运动，使安装在X向丝杠杆螺母上的的X向微进给装置、和安装在Y向丝杠螺母上的Y向微进给装置分别实现各自方向上的大行程直线位移运动。