[发明专利]一种中空式一维精密定位平台

说明书

本发明提供一种中空式一维精密定位平台，将音圈电机与导向机构设计为轴向中空结构，沿轴向将导向机构设置在采用音圈电机的两端，导向机构由柔性导向结构与沿轴向设置在柔性导向结构两端的支架组成，其中柔性导向结构由包含簧片，并且呈径向中空结构的柔性导向单元组成。工作状态时，动子沿轴向运动，带动两个导向机构中的支架产生轴向位移，从而使两个导向机构中的弹性簧片发生形变。与现有技术相比，本发明的精密定位平台具有导向机构径向尺寸小、平台紧凑，利于光路传播，音圈电机在轴向以外的其他方向的运动自由度被约束，以及双端输出等优点。

技术领域

本发明涉及精密定位平台技术领域，特别涉及一种中空式一维精密定位平台。

背景技术

精密定位平台具有非常广泛的应用，例如应用于超精密加工、光学成像、生物细胞操作、微电子集成制造等领域。音圈电机具有结构简单、出力线性度高、响应速度快和控制容易等特点逐渐成为精密定位平台的主要驱动装置。

音圈电机由于定子和动子没有直接连接，需要通过导向机构对电机的输出运动进行导向。在传统设计中大多采用直线轴承或滑动导轨等刚性传动部件，但是由于传动过程中不可避免的存在间隙、摩擦和磨损，精密定位平台在高频运动时很难达到纳米的运动精度。

为了解决这一问题，中国专利文献CN109848932A中公开了一种采用音圈电机和柔性导向机构的精密定位平台，柔性导向机构依靠结构的弹性变形传递力和运动，具有无摩擦、无间隙的特点，因此具有高定位精度。但是，其中柔性导向装置轴向体积较大，在安装控件体积受限的地方无法使用；另一方面，由于音圈电机的动子和柔性导向机构均为封闭设计，在精密光学、显微测量等需要具有较大通光孔径的场合，这类精密定位平台也无法使用。

发明内容

针对上述技术现状，本发明提供一种一维精密定位平台，其中导向机构的径向尺寸小，有利于精密定位平台整体尺寸的紧凑化，并且音圈电机仅能产生轴向运动，在其他方向的运动自由度被约束。

本发明提供的技术方案为：一种中空式一维精密定位平台，包括音圈电机与导向机构；其特征是：

所述音圈电机呈轴向中空结构，包括动子与定子；所述动子包括轴向中空的线架，以及绕行在线架上的线圈；所述定子存间隙地设置在动子外围，形成径向磁场，线圈通入一定电流时，动子产生轴向运动；

所述导向机构由第一导向机构与第二导向机构组成，并且第一导向机构与第二导向机构结构相同；沿轴向，第一导向机构与第二导向机构分别设置在音圈电机的两端，并且与定子及动子均固定连接；

所述第一导向机构呈轴向中空结构，包括轴向中空的支架A与轴向中空的架B，以及设置在支架A与支架B之间的柔性导向结构，支架A与音圈电机相接触；

所述柔性导向结构由多个相同的柔性导向单元围成轴向中空结构；

所述柔性导向单元呈径向中空结构，由两块形状相同的弹性簧片A与弹簧片B，以及两块形状相同的固定块A与固定块B组成，固定块A与固定块B设置在弹性簧片A与弹簧片B之间，并且位于弹性簧片A与弹簧片B的两端，使弹性簧片A与弹簧片B平行；

所述支架A面向柔性导向结构的端面存间距设置多个连接块，并且每个连接块连接柔性导向单元中位于固定块之间的弹性簧片；

所述支架B面向柔性导向结构的一侧存间距设置多个连接块，并且每个连接块连接柔性导向单元中位于固定块之间的弹性簧片。

作为一种实现方式，所述定子包括外轭、内轭、前端盖、后端盖以及磁钢，磁钢贴在外轭上，通过前端盖、后端盖以及内外轭组成闭合磁路，在音圈电机的内部形成径向磁场。作为优选，在音圈电机的内部形成近似均匀分布的径向磁场。

作为一种实现方式，所述支架A背向柔性导向结构的端面存间距设置多个连接件，通过所述连接件与定子的前端盖与后端盖固定连接，从而实现定子与柔性导向结构的固定连接。