CN105485481B - 一种位移可调节精密定位平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种位移可调节精密定位平台，包括：底座；手动可调架滑台平台，可通过交叉旋转导轨实现三自由度的精密定位调节；平台垫块，通过均匀分布的四个螺纹孔安装在所述滑台上；柔顺铰链精密定位平台，其中间通过两个螺纹孔固定在平台垫块上从而使平台能够随手动可调架滑台平台实现X轴和Y轴方向位移；四块电磁衔铁，其通过螺纹连接固定在柔顺铰链精密定位平台的四个方位上；两块Z轴直角转接板，其上通过螺纹连接与平台底座相接；电磁驱动器作为平台的驱动设备，其通过螺纹连接与Z轴直角转接板相接从而与平台底座连接。本发明提供的位移可调节精密定位平台结构简单，整体尺寸小，成本低，操作方便，可实现高精度的定位要求。
Description
技术领域
本发明属于柔顺精密定位领域，特别是涉及一种位移可调节精密定位平台。
背景技术
精密定位技术在生物医学工程、精密光学工程、微电子系统、国防科技等领域有着广泛的应用，成为了高科技发展必不可少的一个环节。精密定位技术利用高精度的驱动装置驱动支撑结构来实现定位要求。相比于其他定位技术，柔顺铰链精密定位平台通过电磁驱动获得平台的位移输出，结构简单，能够消除铰链间的摩擦和回程间隙，无需润滑，同时可以获得较大行程的位移输出，具有很大的优势。对于需要高性能精密定位平台做技术支持的半导体光刻，微型装配，生物细胞操作等领域，柔顺铰链精密定位平台有着广泛的前景。
对于精密定位平台而言，在实现大行程定位的同时，更重要的是要保证平台定位的快速性和准确性。据此，不仅要求驱动设备有较高的精度和良好性能，以及支撑结构的优良性能，还需要保证整个平台装配的合理性和精密性，方便操作。而传统的柔顺精密定位平台装配精度不高，不易操作，缺乏对柔顺支撑结构的保护，导致平台整体定位精度受到较大的影响。
发明内容
针对所述存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种新型位移可调节精密定位平台，能够使柔顺铰链精密定位平台定位精度高，结构简单和方便操作，实现准确快速的定位要求。
为解决所述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种位移可调节精密定位平台，包括：起支承和保护作用的底座，其通过四周均匀分布的螺纹孔安装在精密光学隔振平台上；通过交叉旋转导轨实现X轴Y轴位移和R轴旋转三个自由度方向上微调的手动可调架滑台平台，所述手动可调架滑台平台通过底部均匀分布的四个沉头螺钉与底座固接，其工作台面上均匀分布若干个螺纹孔；平台垫块，被安装在可调架位移滑台平台上的平台工作面上，支承柔顺铰链精密定位平台，且具有用于安装柔顺铰链精密定位平台的螺纹孔；柔顺铰链精密定位平台，在电磁驱动器的驱动左右下可实现X轴Y轴两自由度方向上的位移，其通过螺纹连接安装在所述平台垫块上；四块电磁衔铁，其通过螺纹连接对称安装在所述柔顺铰链精密定位平台的四个方位上；起支承和转接作用的Z轴直角转接板，其通过底部螺钉和底座上的定位块固定在所述平台底座上；作为整个平台的驱动设备的电磁驱动器，其通过螺纹连接安装在所述Z轴直角转接板上，正对所述电磁衔铁，提供稳定电磁力。
进一步地，所述手动可调架滑台平台由两个具有V型滚道的导轨、滚子保持架圆柱滚子等组成，相互交叉排列的圆柱滚子在经过精密磨削的V型滚道面上往复运动，可在X轴Y轴方向上实现行程达±6.5mm的平稳直线运动，精度可达0.01mm。从而准确快速地改变电磁衔铁与电磁铁之间的间隙进而改变电磁驱动力的大小，从而获得所需的柔顺铰链精密定位平台的位移输出，极大地提高了平台实验的准确性。
进一步地，所述手动可调架滑台平台在R轴方向上可实现360º粗调以及±5º精调，粗精调之间可通过粗精调切换螺丝进行切换。最大程度上改善电磁衔铁与电磁铁前表面的平行度，大大提高了整个定位平台的安装精度和实验的方便性。
进一步地，所述手动可调架滑台平台的X轴Y轴方向分别通过X轴方向微分头、Y轴方向微分头进行调节，且每个方向分别设置X轴反向锁紧螺丝和Y轴方向锁紧螺丝压紧对应的锁紧片来固定滑台平台； R轴方向上设置对置止动螺丝从R轴方向微分头的相反方向获得耐震动、可靠性高的固定力。
进一步地，所述手动可调架滑台平台除了安装螺钉外均采用铝合金材AL7075-T651，且都经过黑色阳极氧化处理，质量轻，避免了该手动可调架滑台平台影响电磁驱动设备对柔顺铰链精密定位平台的驱动作用。
进一步地，所述Z轴直角转接板采用一体式铝块加工而成，表面经过黑色阳极氧化处理，并对称设置有肋板结构。能够提供良好的坚固度。其两正交面精密加工，保证垂直度要求。同时其后两侧对称分布的肋板结构加强了安装机械性能。
进一步地，所述电磁驱动器为吸盘式方形电磁铁，工作电压为24VDC，功率达10W，很好的满足驱动要求。
进一步地，所述平台垫块采用的材质为铝合金材料AL7075-T651，是与柔顺铰链精密定位平台相同材质的铝合金材料，在不影响实验结果的同时很好地起到了垫块的作用，有效地解决了电磁衔铁与手动可调架滑台平台的微分头位置相互干涉的问题。
相比现有技术，本发明具有如下优点：
采用XYR轴三自由度手动可调架滑台平台作为柔顺铰链精密定位平台支承元件，通过相互交叉排列的圆柱滚子在经过精密磨削的V型滚道面上往复运动来实现改变柔顺平台X轴Y轴方向上的初始位置，行程可达±6.5mm，可在最小为0.01mm的级别上调整电磁衔铁与电磁铁之间的距离，进而改变各个方向上驱动力的大小，从而获得所需的柔顺铰链精密定位平台的位移输出，极大地简化了操作过程，同时R轴的可调节性可保证电磁衔铁与方形电磁铁的平行度，增强了平台位移数据的精度和可靠性。
本发明中所采用的Z轴直角转接板为精密机械公司所批量化成产的成品，两正交面精密加工，能够保证垂直度要求。相比于专业加工公司，极大地减小了加工误差，保证实验结果的可靠性。同时在底座上加工有定位块，能够准确快速地帮助Z轴直角转接板定位安装，在提高装配精度的同时极大地缩减了安装时间。
本发明所采用的平台底座和平台垫块均采用阳极氧化处理，使铝表面能生成几个微米到几百个微米的氧化膜，提高了平台的耐蚀性和耐磨性，同时也大大改善了平台的美观性。
附图说明
图1是本发明实施方式所涉及的位移可调节精密定位平台的立体示意图。
图2是本发明实施方式所涉及的位移可调节精密定位平台的俯视示意图。
图3是本发明实施方式所涉及的位移可调节精密定位平台的剖示图。
图4是本发明实施方式所涉及的手动可调架滑台平台的俯视图。
图中：1.底座；2.手动可调架滑台平台；3. 对置止动螺丝；4.X轴方向微分头；5.粗精调切换螺丝；6.R轴方向微分头；7. Y轴方向微分头；8.平台垫块；9. 电磁驱动器；10.电磁衔铁；11.柔顺铰链精密定位平台；12.定位块；13. Z轴直角转接板；14.平台工作面；15.Y轴方向锁紧螺丝；16.X轴反向锁紧螺丝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。
如图1至图4所示，一种位移可调节精密定位平台，包括：起支承和保护作用的底座1，其通过四周均匀分布的螺纹孔安装在精密光学隔振平台上，其上还加工有用于安装其他零件的若干螺纹孔；通过交叉旋转导轨实现X轴Y轴位移和R轴旋转三个自由度方向上微调的手动可调架滑台平台2，所述手动可调架滑台平台2通过底部均匀分布的四个沉头螺钉与底座1固接，其工作台面上均匀分布若干个螺纹孔；平台垫块8，被安装在可调架位移滑台平台2上的平台工作面14上，支承柔顺铰链精密定位平台11，且具有用于安装柔顺铰链精密定位平台11的螺纹孔；柔顺铰链精密定位平台11，在电磁驱动器9的驱动左右下可实现X轴Y轴两自由度方向上的位移，其通过螺纹连接安装在所述平台垫块8上；四块电磁衔铁10，其通过螺纹连接对称安装在所述柔顺铰链精密定位平台11的四个方位上，对称安装还能起到平衡重量的作用，消除因重量失衡对位移精度产生的影响；起支承和转接作用的Z轴直角转接板13，其通过底部螺钉和底座上的定位块12固定在所述平台底座1上；作为整个平台的驱动设备的电磁驱动器9，其通过螺纹连接安装在所述Z轴直角转接板13上，正对所述电磁衔铁10，提供稳定电磁力。
所述手动可调架滑台平台2由两个具有V型滚道的导轨、滚子保持架圆柱滚子等组成，相互交叉排列的圆柱滚子在经过精密磨削的V型滚道面上往复运动，可在X轴Y轴方向上实现行程达±6.5mm的平稳直线运动，精度可达0.01mm。从而准确快速地改变电磁衔铁与电磁铁之间的间隙进而改变电磁驱动力的大小，从而获得所需的柔顺铰链精密定位平台的位移输出，极大地提高了平台实验的准确性。
所述手动可调架滑台平台2在R轴方向上可实现360º粗调以及±5º精调，粗精调之间可通过粗精调切换螺丝5进行切换。最大程度上改善电磁衔铁与电磁铁前表面的平行度，大大提高了整个定位平台的安装精度和实验的方便性。
所述手动可调架滑台平台2的X轴Y轴方向分别通过X轴方向微分头4、Y轴方向微分头7进行调节，且每个方向分别设置X轴反向锁紧螺丝16和Y轴方向锁紧螺丝15压紧对应的锁紧片来固定滑台平台； R轴方向上设置对置止动螺丝3从R轴方向微分头6的相反方向获得耐震动、可靠性高的固定力。
所述手动可调架滑台平台2除了安装螺钉外均采用铝合金AL7075-T651，且都经过黑色阳极氧化处理，质量轻，避免了该手动可调架滑台平台影响电磁驱动器9对柔顺铰链精密定位平台11的驱动作用。
所述Z轴直角转接板13采用一体式铝块加工而成，表面经过黑色阳极氧化处理，并对称设置有肋板结构。能够提供良好的坚固度。其两正交面精密加工，保证垂直度要求。同时其后两侧对称分布的肋板结构加强了安装机械性能。
所述电磁驱动器9为吸盘式方形电磁铁，工作电压为24VDC，功率达10W，很好的满足驱动要求。
所述平台垫块8采用的材质为铝合金材料AL7075-T651，是与柔顺铰链精密定位平台11相同材质的铝合金材料，在不影响实验结果的同时很好地起到了垫块的作用，有效地解决了电磁衔铁10与手动可调架滑台平台的微分头位置相互干涉的问题。
本发明装配精度高，易操作，实现了对柔顺支撑结构的保护，平台整体定位精度高，结构简单，整体尺寸小，成本低，操作方便，可实现高精度的定位要求。
本发明的所述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在所述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种位移可调节精密定位平台，其特征在于，包括:起支承和保护作用的底座（1），其通过四周均匀分布的螺纹孔安装在精密光学隔振平台上；通过交叉旋转导轨实现X轴Y轴位移和R轴旋转三个自由度方向上微调的手动可调架滑台平台（2），所述手动可调架滑台平台（2）通过底部均匀分布的四个沉头螺钉与底座（1）固接，其工作台面上均匀分布若干个螺纹孔；平台垫块（8），被安装在可调架位移滑台平台（2）上的平台工作面（14）上，支承柔顺铰链精密定位平台（11），且具有用于安装柔顺铰链精密定位平台（11）的螺纹孔；柔顺铰链精密定位平台（11），在电磁驱动器（9）的驱动左右下可实现X轴Y轴两自由度方向上的位移，其通过螺纹连接安装在所述平台垫块（8）上；四块电磁衔铁（10），其通过螺纹连接对称安装在所述柔顺铰链精密定位平台（11）的四个方位上；起支承和转接作用的Z轴直角转接板（13），其通过底部螺钉和底座上的定位块（12）固定在所述底座（1）上；作为整个平台的驱动设备的电磁驱动器（9），其通过螺纹连接安装在所述Z轴直角转接板（13）上，正对所述电磁衔铁（10）；所述手动可调架滑台平台（2）由两个具有V型滚道的导轨、滚子保持架圆柱滚子组成，相互交叉排列的圆柱滚子在经过精密磨削的V型滚道面上往复运动，可在X轴Y轴方向上实现行程达±6.5mm的平稳直线运动，精度可达0.01mm；所述手动可调架滑台平台（2）在R轴方向上可实现360º粗调以及±5º精调，粗精调之间可通过粗精调切换螺丝（5）进行切换；所述手动可调架滑台平台（2）的X轴Y轴方向分别通过X轴方向微分头（4）、Y轴方向微分头（7）进行调节，且每个方向分别设置X轴反向锁紧螺丝（16）和Y轴方向锁紧螺丝（15）压紧对应的锁紧片来固定滑台平台； R轴方向上设置对置止动螺丝（3）从R轴方向微分头（6）的相反方向获得固定力。
2.根据权利要求1所述的位移可调节精密定位平台，其特征在于：所述手动可调架滑台平台（2）除了安装螺钉外均采用铝合金材AL7075-T651，且都经过黑色阳极氧化处理。
3.根据权利要求1所述的位移可调节精密定位平台，其特征在于：所述Z轴直角转接板（13）采用一体式铝块加工而成，表面经过黑色阳极氧化处理，并设置有肋板结构。
4.根据权利要求1所述的位移可调节精密定位平台，其特征在于：所述电磁驱动器（9）为吸盘式方形电磁铁，工作电压为24VDC，功率达10W。
5.根据权利要求1所述的位移可调节精密定位平台，其特征在于：所述平台垫块（8）采用的材质为铝合金材料AL7075-T651。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Nianfeng Inventor after: Zhang Zhiyuan Inventor after: Zhang Xianmin Inventor after: Zheng Yongzhong Inventor after: Zhou Shengyong Inventor before: Wang Nianfeng Inventor before: Zhang Zhiyuan Inventor before: Zhang Xianmin Inventor before: Zheng Yongzhong Inventor before: Zhou Shengyong |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 510700 Yuexiu Patent Technology Service Center, South China University of Technology, 83 Xianliezhong Road, Yuexiu District, Guangzhou City, Guangdong Province Patentee after: SOUTH CHINA University OF TECHNOLOGY Patentee after: Sanji precision technology (Guangdong) Co.,Ltd. Address before: 510700 Yuexiu Patent Technology Service Center, South China University of Technology, 83 Xianliezhong Road, Yuexiu District, Guangzhou City, Guangdong Province Patentee before: SOUTH CHINA University OF TECHNOLOGY Patentee before: SON-TECH PRECISION MACHINERY Co.,Ltd. |