[发明专利]一种电磁伸缩微进给装置

说明书

一种电磁伸缩微进给装置，水冷管(1)、左轴承(2)、励磁线圈(3)、磁致伸缩棒(4)、碟簧(5)、右轴承(6)、负载(7)、输出轴(8)、轭铁(9)、法兰(10)、永久磁铁(11)、配重块(12)、预紧螺母(13)组成，其中磁致伸缩棒(4)通过法兰(10)与输出轴(8)连接，碟簧(5)与轭铁(8)连接。磁致伸缩棒(3)通过输出轴法兰的台肩压紧碟簧(4)，碟簧(4)压紧右轴承(6)，使磁致伸缩棒(3)承受预置的压应力；用水冷管(1)来保持本装置的温度稳定，且水冷管(1)环绕在磁致伸缩棒(3)的上面。磁致伸缩棒在激励线圈的驱动下产生伸缩运动，其内部表现为应力和应变的变化，外表现为位移和力的输出，从而实现电磁能与机械能之间的转换。

1、技术领域

本发明涉及精密传动技术领域，尤其是一种电磁伸缩微进给装置。

2、背景技术

随着科学技术的发展及高新技术的需要，精密及超精密加工技术在工业生产中的地位越来越重要。因此，该领域的技术发展也越来越快。几十年来，超精密加工已成为工业生产中最关键的、效果最显著的技术之一。这是因为随着科学技术的发展和高新技术产业的兴起，产品对加工质量的要求越来越高。尤其是在尖端技术领域如：航空、航天、计算机、现代武器、光学仪器等，精密加工就显得更为重要。除此之外，为了提高产品的竞争力，即使是一般产品，质量要求也在逐步提高。这也是促进精密及超精密加工技术发展的一个重要因素。这就是说，无论现在还是将来，精密及超精密加工技术都是非常重要的研究方向。微进给机构在超精密加工领域获得广泛应用，它是实现精密加工的关键技术。

3、发明内容

本发明的目的在于提供一种精密微进给装置，采用磁致伸缩技术，能实现微进给运动，主要水冷管(1)、左轴承(2)、励磁线圈(3)、磁致伸缩棒(4)、碟簧(5)、右轴承(6)、负载(7)、输出轴(8)、轭铁(9)、法兰(10)、永久磁铁(11)、配重块(12)、预紧螺母(13)组成，其中磁致伸缩棒(4)通过法兰(10)与输出轴(8)连接，碟簧(5)与轭铁(8)连接；采用螺母预紧结构，磁致伸缩棒(3)通过输出轴法兰的台肩压紧碟簧(4)，碟簧(4)压紧右轴承(6)，使磁致伸缩棒(3)承受预置的压应力；采用水冷管(1)来保持本装置的温度稳定，且水冷管(1)缠绕在磁致伸缩棒(3)的外表面；采用配重块(9)来平衡负载的重量，使得装置两端受力均匀。

本发明包含三个系统，磁场的施加系统、预应力的施加系统和冷却系统。磁致伸缩棒在激励线圈(2)的强电压驱动下产生伸缩运动，其内部表现为应力和应变的变化，内部微小的位移以及力的累加输出，导致宏观上的位移及力的输出，实现电磁能与机械能之间转换。

4、附图说明

图1为装置组成图，包含水冷管(1)、激励线圈(2)、磁致伸缩棒(3)、碟簧(4)、负载(5)、轭铁(6)、输出杆(7)、永久磁铁(8)、配重块(9)、预紧螺母(10)。

5、具体实施方式

实施例：

磁场的施加系统：选取导热效果好的铜管，设计计算磁致伸缩棒(3)外围的激励线圈的匝数，通过控制输入电流的大小和频率产生磁场，磁场通过磁致伸缩效应，从而使磁致伸缩棒(3)进行伸缩线性运动，本装置实现位移0-20um微给，可为精密光刻设备提供进给配套。

预应力的施加系统：由于磁致伸缩材料为脆性材料，抗压能力强，抗拉能力差，为了提高磁致伸缩棒(3)的强度及寿命，采用预置压力的措施，采用预计预紧螺母(10和碟簧(4)组合结构，实施时，要根据材料及尺寸的大小，经过计算，确定锁紧力，这是本装置正常工作的关键技术之一。

冷却系统：为了防止激励磁场线圈温度升高，超出磁致伸缩材料的稳定工作温度，采用水冷系统，根据本装置的输出功率及位移大小工况，冷却水的流量要动态调节，目的是确保出水温度稳定在一个既定的数值，从而保证输出位移的稳定性。