[发明专利]纳米级差速摩擦传动作动器

说明书

一种纳米级差速摩擦传动作动器，由中央输入转子1，工作滚动体2，分珠笼3，固定外环4，输出轴5等组成。工作滚动体2与分珠笼3之间的工作滚动体轴承6是过盈滚动配合，所以不论中央输入转子1正转或反转，输出轴5都没有机械回差。本作动器的单级减速比可达10,000，因此当从中央输入转子1输入一个θ转角(假定θ＝0.1°)后，输出轴5经过差速传动机构减速后，相应只转动了θ/10,000，即不到0.04”。假定输出轴5直径50毫米，此0.04”转角折合为线长度不到5纳米。作动器结构简单、成本低、无回差、精度高、制造无难点，既可作旋转运动输出、又可做直线运动输出，可广泛用于超精密测量和超精密加工场合。

技术领域

本发明涉及一种全新类型的差速摩擦传动作动器，尤其是纳米级、超精密的旋转-直线作动器。本作动器可广泛用于各种超精密传动场合。

背景技术

超精密传动是超精密测量和超精密加工的基础。作为高新技术重要内容的超精密传动技术，已广泛应用于航空、航天，信息产业、超精密测试设备、高性能装备制造等领域。当前应用于超精密传动的机构有：直线电机、滚珠丝杠、静压丝杠、磁悬浮丝杠、MENS、磁致伸缩、电致伸缩、扭轮摩擦传动等。通过对定位精度、制造成本、环境要求、控制线性度、兼顾超高分辨率和大工作行程等的综合性能指标，进行全面评估后认为：摩擦传动在当前的纳米级超精密传动中，具有突出的优势(见《西安工业学院学报》2012年第22卷第1 期pp62-66，“超精密驱动机构比较”-田军委等)。

2017年1月25日伍少昊等，在《差速滚动摩擦减速器》(中国发明专利申请号201710055605.4)中，提出了减速器单级超大减速比的技术方案。本发明的目的就是要在保持该《差速滚动摩擦减速器》单级减速比达10,000∶1的基础上，彻底消除该减速器的机械回差、并尽可能降低其弹性变形回差，使凭借于该《差速滚动摩擦减速器》专利技术的本《纳米级差速摩擦传动作动器》，适用于各种超精密传动场合。

发明内容

本《纳米级差速摩擦传动作动器》发明的目的，是通过两方面的技术措施来实现的：1，将现有技术《差速滚动摩擦减速器》(中国发明专利申请号201710055605.4)中，工作滚动体2与分珠笼3之间的滑动摩擦运动付，改变为带有过盈配合的滚动摩擦运动付，从而彻底消除机械回差。2，优化作动器结构：缩短传动链、增大传动链中相关零件的结构刚度，以尽力降低作动器的弹性变形回差。

附图说明

下面先对各附图作简要的说明。

图1：本发明《纳米级差速摩擦传动作动器》的基本结构和工作原理、也是作动器直接输出旋转运动时的第一种实施方案。

图2：本发明《纳米级差速摩擦传动作动器》中，中央输入转子1滚道结构细节的局部放大图。

图3：本发明《纳米级差速摩擦传动作动器》的第二种实施方案-摩擦直线输出方式一。

图4：本发明《纳米级差速摩擦传动作动器》的第三种实施方案-摩擦直线输出方式二。

图5：本发明《纳米级差速摩擦传动作动器》的第四种实施方案-钢带直线输出方式。

图6：本图用以说明中央输入转子1，分别与错时工作的微步驱动电机10、和快速驱动电机18的联结。

具体实施方式

下面先以图1为例，对本发明《纳米级差速摩擦传动作动器》的结构和工作原理进一步详细说明。

图1是本发明的基本结构原理和第一种实施方案的示意图。位于作动器核心部位的是中央输入转子1。中央输入转子1向左方伸出的轴颈，用于联结微步驱动电机10。中央输入转子1的左、右两侧各有一条滚道。滚道中间做出凹陷槽，其细部如图2所示。如果滚道的工作圆弧半径为R，则凹陷槽的半径略大ΔR。中央输入转子1的滚道凹陷槽结构，是为保证中央输入转子1左、右两条滚道，分别与两组工作滚动体2接触时，相对位置的确定性。