[实用新型]一种垂直运动的宏微复合定位平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种宏微复合定位平台，尤其是指一种垂直运动的宏微复合定位平台。

背景技术

精密定位技术是精密工程中一个最为关键的技术，它的研究对于，微纳米技术、电子、精密制造工艺等高静尖技术的发展都具有重要的作用，目前的技术基本是：把宏、微复合双重驱动结合起来,宏动台以地面为参照物,由高精度的伺服电动机或者直线电机和丝杠组成，通过宏动台导轨导向，实现运动平台大范围的移动；微动台附着于宏动台上,并以宏动台为参照物,由压电型驱动器和弹性铰链构成，压电驱动器输出位移，通过微动台导轨导向，实现平台的微小位移,补偿宏动台大行程运动造成的位移精度误差。宏微两级运动的点位控制是分离进行控制，具有先后关系。宏动台的运动行程通常可达数百毫米，速度也可达上百毫米每秒，宏动台运动结束后，微动台根据测得的定位误差做补偿进给，定位控制只对始末两点间的位置精度有要求，对中间位置的定位精度和运动轨迹无要求，采用反馈进行控制,从而保证整个平台大行程、高精度定位的要求。而多数的宏微复合定位平台都是满足在平面式的高精度大行程定位要求，而不能满足垂直轴的高精度大行程定位要求。而如果直接将宏微复合定位平台竖直安装进行定位运动，则需要克服重力效应，却不可避免的增加了宏微复合定位平台的自身载荷。

现有对垂直运动进行定位的宏运动平台采用大行程高精度的电机实现微米级的定位，并在宏运动平台上叠加微运动平台，而微动平台采用垂直运动的柔性铰链结构配合压电陶瓷驱动实现垂直轴高精度大行程定位运动。但是这种定位平台存在以下缺点：1)利用柔性铰链叠加的结构会给平台产生了较大误差而且压电陶瓷驱动柔性铰链会产生较大的振动，大大降低了平台的精度，限制了整个系统的速度和加速度，使得系统工作效率低；2)利用柔性铰链的驱动叠加结构会导致自身定位平台的重量过重，不利于平台的高加速定位运动；3)压电陶瓷等微驱动的定位精度虽然能达到纳米级，但是行程小。并且压电马达驱动的运动平台虽然能够实现大行程、高分辨率的运动性能，但其运动速度低；4)加工柔性铰链需要的尺寸精度要求高，而且难以做到闭环反馈。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种运动平稳、定位精度高和使用方便的垂直运动的宏微复合定位平台。

本实用新型的目的可采用以下技术方案来达到：

一种垂直运动的宏微复合定位平台，包括底座和安装于底座上的宏运动装置、微运动装置、传感器和控制器，所述宏运动装置的动力输出端在底座上水平运动，所述微运动装置在底座上垂直运动，所述宏运动装置的动力输出端与所述微运动装置连接；所述宏运动装置的动力输出端上设有第一楔形面，所述微运动装置上设有与所述第一楔形面相对应的第二楔形面，所述宏运动装置的动力输出端通过第一楔形面和第二楔形面顶压微运动装置而推动微运动装置在底座上垂直运动；形成楔形增力结构；所述传感器固定安装于所述微运动装置上，所述控制器与所述传感器和宏运动装置电连接。

进一步地，所述宏运动装置包括伸缩电机、压电陶瓷和楔形块，所述伸缩电机固定安装于所述底座上，且伸缩电机的输出轴通过压电陶瓷与所述楔形块固定连接，所述第一楔形面设于所述楔形块上，所述第一楔形面与第二楔形面相互接触且顶压，所述压电陶瓷与所述控制器电连接。

进一步地，所述微运动装置包括导杆和可滑动套设于导杆上的滑台，所述导杆固定安装于所述底座上，所述第二楔形面设于所述滑台的下端，所述第二楔形面与第一楔形面相互接触且顶压，所述传感器固定安装于所述滑台上。

作为一种优选的方案，所述底座上设有导轨和可滑动安装于导轨上的滑块，所述滑块上固定安装有连接座，所述压电陶瓷和楔形块固定安装于连接座上。

作为一种优选的方案，所述伸缩电机的输出轴通过顶块与所述压电陶瓷固定连接，所述顶块与连接座之间安装有弹性件。

作为一种优选的方案，所述导杆设为两个，所述滑台的两端分别可滑动套设于两个所述导杆上。

作为一种优选的方案，所述弹性件为弹簧。

作为一种优选的方案，所述传感器为光栅尺传感器。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

1、本实用新型的宏运动装置输出水平运动，通过第一楔形面和第二楔形面连接而形成的楔形增力结构推动微运动装置进行垂直运动，将水平运动转化为垂直运动。在宏运动输出动力推动微运动装置时，由于第一楔形面和第二楔形面之间为面接触，使得第二楔形面能相对于第一楔形面平稳地滑动，使得微运动装置能与宏运动装置同步运动，减小了微运动装置的运动误差，保证了运动的精度和准确性，具有运动平稳、误差小和定位精度高的特点。