CN102059576B - 双轴直线移动微驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双轴直线移动微驱动装置，包括在Z向滑座上表面设有安装座A，安装座A内固定有Z向微致动器，Z向微致动器与Z向微动台连接，Z向微动台向上与X向滑座连接，Z向滑座的安装座A两侧设有Z向导轨条，每侧的一个Z向导轨条上设有两个Z向导轨块，Z向导轨块固定安装在X向滑座的下表面；X向滑座的上表面设有安装座B，安装座B内固定有X向微致动器，X向微致动器与X向微动台连接，X向微动台向上与XZ双轴运动平台连接，在X向滑座上表面安装座B两侧设有两个X向导轨条，每个X向导轨条上设有两个X向导轨块，X向导轨块固定安装在XZ双轴运动平台的下表面。本发明的装置，误差传递小进给精度高，平台姿态误差小。

Description

双轴直线移动微驱动装置
技术领域
本发明属于精密数控机床技术领域，适用于能够承受大载荷、安装刀具或工件的末端执行器的精密直线进给机构，具体涉及一种双轴直线移动微驱动装置。
背景技术
随着科学技术的发展，超精密加工精度的要求已经开始进入纳米级，因此微米、亚微米、纳米级的精密和超精密数控机床成为高端数控机床的重要发展方向之一。机床进给系统是影响机床整机性能的关键因素之一。驱动、传动、导向对进给系统性能影响很大。提高超精密加工机床进给精度的有效途径之一是采用宏驱动和微驱动相结合，由宏驱动实现加工尺寸及轮廓，由微驱动进行尺寸、轮廓的误差补偿，从而达到超精密加工要求。
现有直线进给运动的宏驱动和微驱动相结合方式包括有两种，一种方式是宏驱动和微驱动直接串联的方式，即各个进给轴均由宏驱动驱动宏动滑台实现宏进给，通过安装在宏动滑台上的微致动器驱动微动滑台实现微进给，例如具有X、Z轴宏驱动和微驱动要求的机床，可以采用X进给轴由X轴的宏驱动和微驱动直接串联实现，Z进给轴由Z轴的宏驱动和微驱动直接串联实现；另一种方式是宏驱动和微驱动机构分离，微驱动机构可以设计成独立部件，可以安装在其他任何位置，例如具有X、Z轴宏驱动和微驱动要求的机床，可以采用X、Z轴的宏驱动分别设置，而将X和Z轴微驱动设计成独立的XZ微驱动部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种双轴直线移动微驱动装置，将两个运动轴的微驱动机构有机结合为一体，满足大尺度、大载荷的精密、超精密数控机床的需要。
本发明所采用的技术方案是，一种双轴直线移动微驱动装置，包括Z向滑座，在Z向滑座上表面中心位置设置有凸起的安装座A，安装座A内固定安装有Z向微致动器，Z向微致动器与Z向微动台传动连接，Z向微动台向上与X向滑座固定连接，Z向滑座的安装座A两侧平行设置有Z向导轨条，每侧的一个Z向导轨条上对应设置有两个Z向导轨块，四个Z向导轨块固定安装在X向滑座的下表面；X向滑座的上表面中心位置同样设置有凸起的安装座B，安装座B内侧面固定安装有X向微致动器，X向微致动器与X向微动台传动连接，X向微动台向上与XZ双轴运动平台固定连接，在X向滑座上表面安装座B两侧设置有两个X向导轨条，每个X向导轨条上对应设置有两个X向导轨块，四个X向导轨块固定安装在XZ双轴运动平台的下表面。
本发明的特征还在于：所述的X向微动台与X向滑座上的安装座B之间通过多组X向柔性铰连接；所述的Z向微动台与Z向滑座上的安装座A之间通过多组Z向柔性铰连接。
本发明的有益效果是，1)能够实现两个进给方向的微驱动，其双轴运动平台可以靠近机床上安装刀具或工件的末端执行器，误差传递小进给精度高；2)X向导轨副和Z向导轨副在上下、左右、前后分别对称于其微致动器，可避免致动器承受横向力及力矩；3)四个X向柔性铰和四个Z向柔性铰共同补偿XZ平台姿态误差，导向精度高。本发明的双轴直线移动微驱动装置的原理也适应于独立设置的单轴直线移动微驱动功能部件，以适应于仅需微驱动进行单轴误差补偿的需要。
附图说明
图1是本发明装置实施例的结构示意图；
图2是图1中的C-C截面示意图；
图3是图1中的B-B截面示意图；
图4是图1中的D-D截面示意图。
图中，1.Z向滑座，2.Z向导轨条，3.Z向导轨块，4.X向滑座，5.X向微致动器，6.X向微动台，7.X向导轨条，8.X向导轨块，9.XZ 双轴运动平台，10.X向柔性铰，11.Z向微动台，12.Z向柔性铰，13.Z向微致动器，14.安装座A，15.安装座B。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1、图3，基准坐标系见图1，本发明装置实施例的结构是，包括Z向滑座1，在Z向滑座1上表面中心位置设置有矩形凸起的安装座A14，安装座A14内侧面固定安装有Z向微致动器13，Z向微致动器13与Z向微动台11水平传动连接，Z向微动台11向上与X向滑座4固定连接，安装座A14两侧的Z向滑座1上表面平行设置有Z向导轨条2，每侧的一个Z向导轨条2上对应设置有两个Z向导轨块3，见图4，四个Z向导轨块3向上固定安装在X向滑座4的下表面；X向滑座4的上表面中心位置同样设置有矩形凸起的安装座B15，安装座B15内侧面固定安装有X向微致动器5，X向微致动器5与X向微动台6水平传动连接，X向微动台6向上与XZ双轴运动平台9固定连接，在X向滑座4上表面安装座B15两侧设置有两个X向导轨条7，每个X向导轨条7上对应设置有两个X向导轨块8，见图2，四个X向导轨块8向上固定安装在XZ双轴运动平台9的下表面。
如图2，X向微动台6与X向滑座4上的安装座B15之间通过多组X向柔性铰10连接。如图4，Z向微动台11与Z向滑座1上的安装座A14之间通过多组Z向柔性铰12连接。
参照图1、图2，并且图1也是图3中的A-A截面示意图。X向微致动器5的一端与X向滑座4上的安装座B15固定连接，另一端与X向微动台6传动连接，X向微动台6的前后(即在Z向，见图2)对称安装有四个X向柔性铰10，X向柔性铰10的另一端与X向滑座4上的安装座B15固定连接，X向微动台6的上面与XZ双轴运动平台9固定连接，由X向微致动器5的微量伸缩驱动X向微动台6沿X向微动，从而驱动XZ双轴运动平台9沿X向微动；两个X向导轨副的导轨条7前后(即在Z向)及上下(即在Y向)对称于X向微致动器5固定安装在X向滑座4两侧，X向导轨副的四个导轨块8前后对称地固定安装在XZ双轴运动平台9两侧与两个X向导轨条7对应的位置，每个X向导轨条7分别与X向两个导轨块8连接构成X向导轨副，每个导轨副的两个X向导轨块8左右(即在X向)的位置对称于X向微致动器5与X向微动台6的连接面。
参照图3、图4，Z向微致动器13的一端与Z向滑座1上的安装座A14固定连接，另一端与Z向微动台11传动连接，Z向微动台11的前后(即在Z向，见图4)对称安装有四个Z向柔性铰12，Z向柔性铰12的另一端与Z向滑座1上的安装座A14固定连接，Z向微动台11的上面与X向滑座4固定连接，由Z向微致动器13的微量伸缩驱动Z向微动台11沿Z向微动，从而通过X向滑座4及X向导轨副驱动XZ双轴运动平台9沿Z向微动；两个Z向导轨副的导轨条2左右(即在X向)及上下(即在Y向)对称于Z向微致动器13固定安装在Z向滑座1两侧，Z向导轨副的四个导轨块3左右对称地固定安装在X向滑座4两侧与两个Z向导轨条2对应的位置，每个Z向导轨条2分别与两个Z向导轨块3连接构成Z向导轨副，每个Z向导轨条上的2个导轨块3前后(即在Z向)位置对称于Z向微动台11与Z向微致动器13的连接面。
本发明的双轴直线移动微驱动装置的原理也可以适应于独立设置的单轴直线移动微驱动功能部件，如将XZ双轴平台9改变为X平台9，则由X向滑座4，X向微致动器5，X向微动台6，X向导轨副的导轨条7，X向导轨副的导轨块8，X平台9即可构成X轴直线移动微驱动功能部件。

Claims (2)

1.一种双轴直线移动微驱动装置，其特征在于，包括Z向滑座（1），在Z向滑座（1）上表面中心位置设置有凸起的安装座A（14），安装座A（14）内固定安装有Z向微致动器（13），Z向微致动器（13）与Z向微动台（11）传动连接，Z向微动台（11）向上与X向滑座（4）固定连接，Z向滑座（1）的安装座A（14）两侧平行设置有Z向导轨条（2），每侧的一个Z向导轨条（2）上对应设置有两个Z向导轨块（3），四个Z向导轨块（3）固定安装在X向滑座（4）的下表面；X向滑座（4）的上表面中心位置同样设置有凸起的安装座B（15），安装座B（15）内侧面固定安装有X向微致动器（5），X向微致动器（5）与X向微动台（6）传动连接，X向微动台（6）向上与XZ双轴运动平台（9）固定连接，在X向滑座（4）上表面安装座B（15）两侧设置有两个X向导轨条（7），每个X向导轨条（7）上对应设置有两个X向导轨块（8），四个X向导轨块（8）固定安装在XZ双轴运动平台（9）的下表面。
2.根据权利要求1所述的双轴直线移动微驱动装置，其特征在于，所述的X向微动台（6）与X向滑座（4）上的安装座B（15）之间通过多组X向柔性铰（10）连接；所述的Z向微动台（11）与Z向滑座（1）上的安装座A（14）之间通过多组Z向柔性铰（12）连接。
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