[发明专利]阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台

说明书

技术领域

本发明新型涉及精密运动平台，可用于精密操作和宏微复合高速精密补偿，本发明具体涉及阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台。

背景技术

为了实现精密运动，精确、稳定的进给机构显得尤为重要，因为它与产品的质量密切相关。另外，复杂光学自由曲面由于体积小，高精度更是对微进给机构提出了严格的要求。微进给系统是加工此类产品的基础，其广泛应用于快刀伺服进给系统，微动工作台和宏微复合平台等中。传统的微进给装置通常采用固定频率设计，对材料特性和制造误差提出了极高的要求，尤其在加工不同产品时，其驱动频率通常会变化，使得固定频率的运动平台位移放大因子不一致，从而使得位移放大失真。

在先技术1：刚度可调节的快刀伺服器(发明专利申请号201210055119.X)发明了一种刚度可调的快刀伺服机构，该机构的原理是采用对称布置的柔性铰链，消除垂向伴生运动。刚度调节是通过安装在前面的压紧弹簧，只能通过更换弹簧来该改变刚度，不能连续可调。

在先技术2：一种基于柔性铰链放大机构的频率可调快刀伺服进给装置(发明申请号：201210250524.7)发明了一种基于柔性铰链弹片的快刀伺服机构，频率调节原理是通过弹片的张力，可以实现频率和刚度的连续可调。但是，该机构采用位移放大方式存在有应力集中的柔性铰链，影响机构的使用寿命。

在先技术3：基于应力刚化原理的刚度频率可调一维微动平台(发明申请号：201410214605.0)发明了一种基于预应力膜，频率可调，能根据不同的工况和驱动频率，可在工作前或工作过程中调节微动平台的固有频率，取消了柔性铰链放大机构，并采用音圈电机替代压电陶瓷，通过非接触的驱动和位移测量，实时判断载荷工况，并根据载荷工况的变化，动态调节驱动机构的频率，可以实现动态特性的智能匹配。虽然解决了上述两个问题，但是该机构在工作运动过程中会出现共振点，使其微动平台不可工作在任意频率点上，需要通过调节避开共振点，限定了工作频率范围。本发明增设了抗共振的结构，使微动平台可工作在任意频率点上而不产生无穷的振幅，无需避开共振点，可在任意频带上工作。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可在任意频率点上工作的阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台，使微动平台在共振点也不会产生无穷的振幅，提高工作频率范围。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台，包括机架、弹片组、外框架、驱动器、工作平台、张紧力调节机构、微位移传感器和不可变阻尼；

所述运工作平台的两侧通过所述弹片组与所述外框架内壁连接，所述弹片组内的弹片为平行布置，且所述弹片的长度方向垂直于所述工作平台的运动方向；

所述外框架刚性固定于所述机架；

所述驱动器包括有定子和动子，所述的定子固定于所述机架或者所述外框架，所述动子固定在所述工作平台上；

所述外框架与所述弹片组连接处设有槽，使所述外框架内侧形成较薄的可变形的弹性件，所述外框架设有调节所述弹性件变形度的所述张紧力调节机构；

所述不可变阻尼设置于用于连接所述外框架与所述工作平台的任意部件上。

优选的，所述不可变阻尼设置于所述弹片组的表面。

优选的，所述不可变阻尼为阻尼涂料，所述阻尼涂料涂覆于所述弹片组的表面。

优选的，还包括微位移传感器，设于所述运动子平台的进给方向的端部。

优选的，所述微位移传感器为电容式传感器、电感式传感器或光栅尺等非接触式位移传感器。

优选的，所述弹片组、运动子平台和外框架为一体式结构。

优选的，所述张紧力调节机构为穿过所述槽的螺栓，其两端分别连接于所述槽的两侧。

优选的，所述张紧力调节机构为穿过所述槽的连接杆和用于调节预紧力动态的压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器的直线运动方向为所述弹片组的预变形方向。

本发明所提出的微动平台频率调节的技术原理为：预应力膜所构成的柔顺机构的固有频率与预应力膜的张力相关，通过调节预应力膜内的张紧力来调节机构的固有频率，满足不同工况的要求，在弹片上附设阻尼材料，使微动平台具有一定的阻尼，使微动平台在共振点也不会产生无穷的振幅，可在任意频率点上工作，无需调节避开共振点。

附图说明

图1是本发明的一种实例的正视图；

图2是本发明的微动平台的弹片组、运动子平台和外框架的一体式结构示意图。