[发明专利]基于圆弧铰链夹持与多自由度解耦的圆柱度仪水平导轨驱动装置

说明书

基于圆弧铰链夹持与多自由度解耦的圆柱度仪水平导轨驱动装置属于精密测量与仪器技术领域；该装置包括夹持部件、倾斜角调节部件和转角调节部件，夹持部件呈四面环绕式夹持精密气浮导轨，转角调节部件安装在驱动部件的凹槽内；夹持部件包括矩形框架、支承方向铰链、导向方向铰链、弧形槽、减摩片、紧定螺钉、支承方向调节顶丝和导向方向调节顶丝；倾斜角调节部件包括U型框架、调节铰链、保持架、限位柱和滑块；转角调节部件包括回转轴、上外壳、转接凸台、下外壳、下保持架、上保持架、筒型框架、筒型保持架、调整垫块和底部端盖；本发明解决了精密气浮导轨驱动中的干扰和耦合问题，可建立一种圆柱度仪水平导轨精密驱动装置。

技术领域

本发明属于精密测量与仪器技术领域，特别涉及一种基于圆弧铰链夹持与多自由度解耦的圆柱度仪水平导轨驱动装置。

背景技术

在精密测量与仪器技术领域，直线基准是精密/超精密测量仪器、试验装备与制造装备中的核心技术之一。影响导轨直线运动精度的因素主要有装配误差和驱动机构的干扰，这就对导轨的装配提出了严峻的挑战，也对驱动力的传递方式提出了更高的要求。

清华大学提出了两自由度运动解耦柔性铰链机构(专利公开号：CN104895913A)，该装置包括柔性铰链支链和刚性连接件，刚性连接件包括位于柔性铰链基体中间部分的终端刚性输出平台和分别位于柔性铰链基体上、下、左、右部分的上端、下端、左端、右端刚性平台；通过该发明的两自由度运动解耦柔性铰链机构可以实现终端各向运动和力之间的解耦，从而有助于提高两自由度运动解耦柔性铰链机构的运动精度，但是该发明只能解决二维平面内的运动解耦问题，使用起来具有一定的局限性。

浙江工业大学提出了一种全解耦动态平衡装置(专利公开号：CN103116362A)，该装置包括基座和工作台，工作台底面安装第一直线导轨，动平台的顶面安装第二直线导轨，十字轴滑块的顶面可滑动地安装在第一直线导轨上，十字轴滑块的底面可滑动地安装在第二直线导轨上；通过该发明的全解耦动态平衡装置可以实现4个自由度的动态解耦，有助于提高相互正交的两个方向上的运动精度。但是该发明通过十字轴滑块作为连接装置，使用这类连接装置时安装误差会附加到导轨的运动精度上，并且十字轴滑块的运动精度低于导轨的运动精度且不具有调节功能。

天津大学提出了一种双弹簧预紧柔性解耦直线电机定位平台(专利公开号：CN103522079A)，该装置包括基座和工作平台，工作平台设有X向驱动机构和Y向驱动机构，X向驱动机构和所述Y向驱动机构的直线电机定子均固定在基座上，Y向定位平台上设有X向工作平台导轨，X向工作平台导轨上设有与其滑动连接的所述工作平台，工作平台通过双弹簧预紧柔性解耦机构与X向定位平台连接。该发明采用直线电机直接驱动运动部件，通过设计双弹簧预紧柔性解耦机构实现定位平台的运动解耦，以高精度的光栅传感器作为末端反馈元件以保证系统运动的高速和高精度。但是该发明通过弹簧预紧柔性解耦机构，虽然消除了安装误差，但弹簧预紧后的X向工作平台导轨没用自适应性，不能够滤除X向驱动机构的跳动干扰。

上述解耦装置平台都能够一定程度上解决运动方向上的解耦问题，但上述现有技术存在的共性问题是运动方向上的解耦不够完全。只有同时兼顾安装误差和驱动误差等对导轨直线度的影响，才能解决稳态和动态状态下多自由度解耦问题。为解决上述问题，本发明提出了一种基于圆弧铰链夹持与多自由度解耦的圆柱度仪水平导轨驱动装置。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，提出一种基于圆弧铰链夹持与多自由度解耦的圆柱度仪水平导轨驱动装置，同时兼顾安装误差、驱动机构的直线运动误差、驱动力传递带来的跳动干扰三个方面对导轨直线度影响因素，解决了稳态和动态状态下多自由度解耦问题，能够实现直线导轨的高运动精度。上述目的通过以下的技术方案实现：

一种基于圆弧铰链夹持与多自由度解耦的圆柱度仪水平导轨驱动装置，包括夹持部件、倾斜角调节部件和转角调节部件，夹持部件呈四面环绕式夹持精密气浮导轨，转角调节部件安装在下方的驱动部件的凹槽内。