CN105666162A - 宏微双重驱动精密楔形进给工作台及运动产生方法 - Google Patents

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CN105666162A CN201610145454.7A CN201610145454A CN105666162A CN 105666162 A CN105666162 A CN 105666162A CN 201610145454 A CN201610145454 A CN 201610145454A CN 105666162 A CN105666162 A CN 105666162A
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Abstract

本发明公开了一种宏微双重驱动的精密楔形工作台及运动产生方法，属于数控加工领域。该工作台采用直线电机和压电换能器的双重驱动方式，包括X向和Y向直线电机、X向和Y向读数头以及光栅尺、楔形块、移动板、Y向滑块、工作台面板、连接板、压电换能器、支撑杆、装夹工作台。X向直线电机带动楔形块运动，分别产生X方向和Z方向精密大行程运动，Y向直线电机产生Y方向精密大行程运动，压电换能器驱动工作面板上的并行柔性铰链结构产生X、Y和Z方向的精密微行程运动以及绕X、Y方向微转动。本发明可用于安装工件或者切削刀具装置产生精密进给运动，具有响应快、精度高、行程大、位移分辨率高，可与数控加工机床直接集成进行辅助精密加工。

Description

宏微双重驱动精密楔形进给工作台及运动产生方法
技术领域
本发明涉及一种宏微双重驱动精密楔形进给工作台及运动产生方法,属于数控加工领域。
背景技术
高精度和高分辨率的超精密进给机构在超精密加工领域具有极其重要的地位，是保证零件尺寸加工精度的重要因素和实现精密和超精密加工的必要手段。目前的超精密加工中所涉及的进给工作台一般采用直线电机、滚珠丝杆加伺服电机、压电陶瓷等形式的单驱动方式，这些单驱动形式不能同时兼顾高精度和大行程的实际需求。为此，采用宏微双重驱动实现工作台的高精度和大行程，但存在以下问题：
（1）在每一个运动方向都需要一个与其运动方向相对应的驱动源，造成一定的经济浪费；(2)微位移驱动结构装置设计上，采用串联柔性铰链结构可以消除耦合，缺点是工作效率不高，需要一一调整，采用并联设计柔性铰链结构容易效率比串联设计高，不足之处是耦合很严重；（3）宏微驱动结构设计主要实现二维方向上进给运动，对二维以上加工难以满足加工要求。
为此，本发明基于直线电机和压电换能器宏微双重驱动的形式，结合楔形台和并行柔性铰链结构实现工作台的高精度和大行程。本次发明的基于宏微双重驱动精密楔形工作台采用直线电机作为宏动结构驱动，采用压电换能器驱动作为微动结构驱动,实现X、Y、Z超精密运动以及绕X、Y微转动，在X方向直线电机上连接两个楔形结构，减少了Z方向的驱动源，工作面板设计的并行柔性铰链结构，可以实现X和Y同时微进给，同时还能够消除耦合作用，支撑杆上靠近装夹工作台设计多轴直圆型柔性铰链结构，能够让装夹工作台实现一定的微转动，采用四根支撑杆减缓重力作用，对连接板上的压电换能器起到预紧作用。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种基于宏微双重驱动精密楔形工作台，安装需要加工的零件或切削刀具装置，对零件实现精密与超精密加工。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种宏微双重驱动实现进给运动的精密楔形工作台，其特征在于：该工作台包括X向导轨、X向直线电机、X向第一楔形块、X向第二楔形块；X向直线电机包括X向磁轨、X向第一动子、X向第二动子；所述X向磁轨安装于X向导轨上，X向第一动子和X向第二动子分别安装于X向磁轨上，并分别连接于X向第一楔形块、X向第二楔形块的下方，X向第一楔形块、X向第二楔形块安装于X向导轨上，X向第一楔形块的斜面与X向第二楔形块的斜面位置相对；X向导轨侧面还安装有X向光栅尺，X向光栅尺上面X向均安装有与X向第一楔形块和X向第二楔形块对应的X向第一读数头和X向第二读数头。该工作台还包括安装在X向第一楔形块的斜面与X向第二楔形块的斜面上且可沿所述斜面移动的移动板，还包括位于移动板上的Y向导轨、Y向直线电机、Y向滑块；Y向直线电机包括Y向磁轨、Y向动子；所述Y向磁轨固定于移动板上，Y向动子安装于Y向磁轨上，并连接于Y向滑块下方；Y向滑块安装于Y向导轨上还安装有Y向光栅尺，以及在Y向光栅尺上方检测Y向滑块运动的Y向读数头。该工作台还包括安装于Y向滑块上的工作面板、X向压电换能器、Y向压电换能器，其中在工作面板加工并行柔性铰链结构，该并行柔性铰链结构包括第一柔性铰链单元，第二柔性铰链单元，第三柔性铰链单元以及第四柔性铰链单元。其中X向压电换能器、Y向压电换能器型号完全相同可以相互互换。采用楔形结构可以实现运动转换功能，采用上述并行柔性铰链结构既能提高效率，又能消除耦合。
定义工作面板的Y向中心轴，是指与Y向平行的工作面板上的轴对称线；定义工作面板的X向中心轴，是指与X向平行的工作面板上的轴对称线。
其中第一柔性铰链单元和第三柔性铰链单元关于Y向中心轴对称；第二柔性铰链单元和第四柔性铰链单元关于Y向中心轴对称。
其中第一柔性铰链单元由沿X向中心轴对称的两个类“几”字型结构组成；每个类“几”字型结构均由五个条块组成，其中条块一、条块二、条块三、条块四、条块五依次首尾垂直相连，整体呈类“几”字型结构；其中条块一与条块五在一条直线上，条块三与条块一平行，条块二与条块四平行且长度相等；其中条块一、条块三、条块五平行X向中心轴，条块二、条块四平行Y向中心轴；条块一的首端与工作面板的连接处靠近工作面板外侧，条块五的末端与工作面板的连接处靠近工作面板内侧。其中第二柔性铰链单元由沿Y向中心轴对称的两个类“几”字型结构组成；每个类“几”字型结构均由五个条块组成，其中条块六、条块七、条块八、条块九、条块十依次首尾垂直相连，整体呈侧躺类“几”字型结构；其中条块六与条块十在一条直线上，条块八与条块六平行，条块七与条块九平行且长度相等；其中条块六、条块八、条块十平行Y向中心轴，条块六、条块九平行X向中心轴；条块六的首端与工作面板的连接处靠近工作面板外侧，条块十的末端与工作面板的连接处靠近工作面板内侧。
Y向压电换能器安装在第一柔性铰链单元处，位于工作面板的Y向中心轴上；X向压电换能器安装在第二柔性铰链单元处，位于工作面板的X向中心轴上；
所述的工作台，其特征在于：上述X向导轨、Y向导轨均为梯形导轨，采用梯形导轨导向精度高和精度保持性好。
所述的工作台，其特征在于：上述X向第一楔形块的斜面和X向第二楔形块的斜面上，均具有顺着斜面从上到下的导轨，导轨截面形状为矩形，优点是：导轨刚度高，具有较大的承载能力；上述移动板两侧具有与所述导轨的导向开口槽。
所述工作面板上还安装有连接板,连接板上安装有装夹工作台；其中连接板上对称分布四个槽口，每个槽口内安装有一个压电换能器，分别为第一压电换能器、第二压电换能器、第三压电换能器、第四压电换能器，每个压电换能器与一个支撑杆相连,分别为第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、第四支撑杆，支撑杆的一端通过单轴直圆型铰链结构与压电换能器相连，支撑杆的另一端与装夹工作台通过多轴直圆型铰链结构相连;
第一压电换能器、第二压电换能器、第三压电换能器、第四压电换能器型号完全相同，可以任意互换，第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、第四支撑杆结构形式完全相同，可以任意互换，靠近装夹工作台加工多轴直圆型柔性铰链结构优点是可以让装夹工作台在多个自由度旋转，直圆型柔性铰链可以减小应力集中。
定义连接板的Y向中心轴，是指连接板上的与所述Y向导轨平行的轴对称线；定义连接板的X向中心轴，是指连接板上的与所述X向导轨平行的轴对称线；
第一压电换能器和第三压电换能器位于X向中心轴上，第二压电换能器、第四压电换能器位于Y向中心轴上；
四个压电换能器通入电信号，能够将电能转化为机械能，当四个压电换能器通入相同的信号时，能够实现工作台沿着Z向精密进给运动；当第一压电换能器和第三压电换能器通入相同的电信号时，第二压电换能器和第四压电换能器通入不同的电信号能够实现绕X向精密运动；当第二压电换能器和第四压电换能器通入相同的电信号时，第一压电换能器和第三压电换能器通入不同的电信号能够实现绕Y向精密运动。
所述的工作台，其特征在于：第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、第四支撑杆与水平角度成75度，优点是能够有效的减缓支撑杆水平力，防止单轴直圆型柔性铰链损坏。
所述的宏微双重驱动精密楔形进给工作台的运动产生方法，其特征在于包括以下过程：
1）X向直线电机通过X向第一动子和X向第二动子带动X向第一斜楔块和X向第二斜楔块运动，沿着X向导轨相同方向或者相反运动移动；当X向第一动子和X向第二动子通入相同的电流时，X向第一斜楔块和X向第二斜楔块同向运动，X向第一斜楔块、X向第二斜楔块及中间的移动板三者的相对位置不变，三者一起沿着X方向运动；当两个动子通入相反的电流时，X向第一斜楔块和X向第二斜楔块引起相向运动或者相反运动，移动板的位置相对于沿着斜面上的运动，使得移动板上所有部件沿着Z方向上升或者下降，当X向第一斜楔块和X向第二斜楔块引起相向运动时，移动板上所有部件沿着Z方向上升；当X向第一斜楔块和X向第二斜楔块引起相反运动时，移动板上所有部件沿着Z方向下降，从而实现工作台在Z方向运动；
2）Y向直线电机通过Y向动子带动Y向滑块运动，这样使得Y向滑块和其上面的部件能够沿着Y方向运动，实现了工作台在Y方向上的运动；
3）X向压电换能器和Y向压电换能器，通入电信号，能够将电能转化为机械能，通过柔性铰链结构形成具有回复作用，对工作台实现X和Y向精密进给运动，运动过程中由激光干涉仪检测并反馈；
4）通过光栅尺和读数头检测以及激光干涉仪的反馈作用，该工作台是由宏微进给运动，相互协调构成，X向直线电机实现X方向和Z方向上的宏进给运动和大行程，Y向直线电机实现Y方向上的宏进给和大行程，在宏进给的基础上，给X向压电换能器、Y向上压电换能器，第一压电换能器、第二压电换能器、第三压电换能器、第四压电换能器通入电信号，经过柔性铰链结构弹性回复作用，可以实现X、Y、Z三个方向上运动以及绕X向和Y向进给运动，将工作台的精度等级由微米级提升到微纳级。
附图说明
图1是本发明中基于双驱动的宏微双进给进给的高精密楔形工作台等轴视图；
图2是本发明中基于双驱动的宏微双进给进给的高精密楔形工作台府视图；
图3是本发明中基于双驱动的宏微双进给进给的高精密楔形工作台主视图；
图4是本发明中基于双驱动的宏微双进给进给的高精密楔形工作台的X向直线电机和Y向直线电机；
图5是本发明中基于双驱动的宏微双进给进给的高精密楔形工作台的工作面板结构；
图6是本发明中基于双驱动的宏微双进给进给的高精密楔形工作台的第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、第四支撑杆的等轴视图；
图中标号名称：1-X向导轨；2-X向直线电机；3-X向第一楔形块；4-Y向光栅尺；5-X向光栅尺；6-X向第一读数头；7-移动板；8-X向上的第二读数头；9-X向第二斜楔块；10-Y向直线电机；11-Y向滑动块；12-Y向压电换能器；13-Y向读数头；14-X向压电换能器；15-工作台面板；16-连接板；17-第一压电换能器；18-第二压电换能器；19-第三压电换能器；20-第四压电换能器；21-装夹工作台；22-Y向导轨；23-第一支撑杆；24-第二支撑杆；25-第三支撑杆；26-第四支撑杆；201-X向磁轨；202-X向第一动子；203-X向第二动子；1001-Y向磁轨；1002-Y向动子；1501-第一柔性铰链单元；1502-第二柔性铰链单元；1503-第三柔性铰链单元；1504-第四柔性铰链单元；1511-条块一；1512-条块二；1513-条块三；1514-条块四；1515-条块五；1516-条块六；1517-条块七；1518-条块八；1519-条块九；1520-条块十。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
1.一种宏微双重驱动精密楔形工作台，其特征在于：
该工作台包括X向导轨1、X向直线电机2、X向第一楔形块3、X向第二楔形块9；X向直线电机2包括X向磁轨201、X向第一动子202、X向第二动子203；所述X向磁轨201安装于X向导轨1上，X向第一动子202和X向第二动子203分别安装于X向磁轨201上，并分别连接于X向第一楔形楔形块3、X向第二楔形块9的下方，X向第一楔形块3、X向第二楔形块9安装于X向导轨1上，X向第一楔形块3的斜面与X向第二楔形块9的斜面位置相对；X向导轨1侧面还安装有X向光栅尺5，X向光栅尺5上面X向均安装有与第一楔形块3和X向第二楔形块9对应的X向第一读数头6和X向第二读数头8；
该工作台还包括安装在X向第一楔形块3的斜面与X向第二楔形块的斜面上9且可沿所述斜面移动的移动板7，还包括位于移动板上的Y向导轨22、Y向直线电机10、Y向滑块11；Y向直线电机10包括Y向磁轨1001、Y向动子1002；所述Y向磁轨1001固定于移动板7上，Y向动子1202安装于Y向磁轨1201上，并连接于Y向滑块11下方；Y向滑块11安装于Y向导轨22上还安装有Y向光栅尺4，以及在Y向光栅尺4上方检测Y向滑块11运动的Y向读数头13；
该工作台还包括安装于Y向滑块11上的工作面板15、X向压电换能器14、Y向压电换能器12，其中在工作面板15加工有四个并行柔性铰链结构，分别为位于左边的第一柔性铰链单元1501，位于前边的第二柔性铰链单元1502，位于右边的第三柔性铰链单元1503以及位于后边的第四柔性铰链单元1504；
定义工作面板的Y向中心轴，是指工作面板上的与所述Y向导轨22平行的轴对称线；定义工作面板的X向中心轴，是指工作面板上的与所述X向导轨1平行的轴对称线；
其中第一柔性铰链单元1501由沿X向中心轴对称的两个类“几”字型结构组成；其中位于X向中心轴上侧的类“几”字型结构由五个条块组成，即条块一1511、条块二1512、条块三1513、条块四1514、条块五1515依次首尾垂直相连，整体呈类“几”字型结构；其中条块一1511与条块五1515在一条直线上，条块三1513与条块一1511平行，条块二1512与条块四1514平行且长度相等；其中条块一1511、条块三1513、条块五1515平行X向中心轴，条块二1512、条块四1514平行Y向中心轴；条块一1511的首端与工作面板15连接，且连接处靠近工作面板外侧，条块五1515的末端与工作面板15连接，且连接处靠近工作面板内侧；位于X向中心轴下侧的类“几”字型结构与位于上侧的类“几”字型结构沿X向中心轴对称；
其中第二柔性铰链单元(1502)由沿Y向中心轴对称的两个类“几”字型结构组成；其中位于Y向中心轴左边的类“几”字型结构由五个条块组成，即条块六1516、条块七1517、条块八1518、条块九1519、条块十1520依次首尾垂直相连，整体呈侧躺得类“几”字型结构；其中条块六1516与条块十1520在一条直线上，条块八1518与条块六1516平行，条块七1517与条块九1519平行且长度相等；其中条块六1516、条块八1518、条块十1520平行Y向中心轴，条块六1516、条块九1519平行X向中心轴；条块六1516的首端与工作面板15连接，且连接处靠近工作面板外侧，条块十1520的末端与工作面板15连接，且连接处靠近工作面板内侧；位于Y向中心轴右侧的类“几”字型结构与位于左侧的类“几”字型结构沿Y向中心轴对称；
上述第三柔性铰链单元1503与所述第一柔性铰链单元1501和关于Y向中心轴对称；第四柔性铰链单元1504于所述第二柔性铰链单元1502和关于X向中心轴对称；
X向压电换能器14安装在第一柔性铰链单元处1501，位于工作面板的X向中心轴上；Y向压电换能器12安装在第二柔性铰链单元1502处，位于工作面板的Y向中心轴上；
2.所述的工作台，其特征在于：上述X向导轨1、Y向导轨2均为梯形角形导轨。
3.所述的工作台，其特征在于：上述X向第一楔形块7的斜面和X向第二楔形块8的斜面上，均具有顺着斜面从上到下的导轨；上述移动板两侧具有与所述导轨配合的导向开口槽。
4.所述的工作台，其特征在于：第一支撑杆23、第二支撑杆24、第三支撑杆25、第四支撑杆26与水平角度成75度。
5.宏微双重驱动高精密楔形工作台，其特征在于运动方式，其特征在于包括以下过程：
X向直线电机2通过X向第一动子202和X向第二动子203带动X向第一斜楔块3和X向第二斜楔块9运动，沿着X向导轨1相同方向或者相反运动移动；当X向第一动子202和X向第二动子203流入相同的电流时，X向第一斜楔块3和X向第二斜楔块9同向运动，X向第一斜楔块3、X向第二斜楔块9及中间的移动板7三者的相对位置不变，三者一起沿着X方向运动；当两个动子流入相反的电流时，X向第一斜楔块3和X向第二斜楔块9引起相向运动或者相反运动，移动板7的位置相对于沿着斜面上的运动，使得移动板7上所有部件沿着Z方向上升或者下降，从而实现工作台在Z方向运动；Y向直线电机10通过Y向动子1002带动Y向滑块11运动，这样使得Y向滑块11和其上面的部件能够沿着Y方向运动，实现了工作台在Y方向上的运动；X向压电换能器14和Y向压电换能器12，通入电信号，能够将电能转化为机械能，通过柔性铰链结构形成具有回复作用，，对工作台实现X和Y向精密进给运动，运动过程中由激光干涉仪具有检测并反馈功能；
6.所述工作面板15上还安装有连接板16,连接板16上安装有装夹工作台21；其中连接板16上对称分布四个槽口，每个槽口内安装有一个压电换能器，分别为第一压电换能器17、第二压电换能器18、第三压电换能器19、第四压电换能器20，每个压电换能器与一个支撑杆相连,分别为第一支撑杆（23）、第二支撑杆（24）、第三支撑杆（25）、第四支撑杆（26），支撑杆的一端通过单轴直圆型铰链结构与压电换能器相连，支撑杆的另一端与装夹工作台21通过多轴直圆型铰链结构相连;
定义连接板的Y向中心轴，是指连接板上的与所述Y向导轨22平行的轴对称线；定义连接板的X向中心轴，是指连接板上的与所述X向导轨1平行的轴对称线；第一压电换能器17和第三压电换能器19位于X向中心轴上，第二压电换能器18、第四压电换能器20位于Y向中心轴上；
四个压电换能器通入电信号，能够将电能转化为机械能，当四个压电换能器通入相同的信号时，能够实现工作台沿着Z轴精密进给运动；当第一压电换能器17和第三压电换能器19通入相同的电信号时，第二压电换能器18和第四压电换能器20通入不同的电信号能够实现绕X向精密运动；当第二压电换能器18和第四压电换能器20通入相同的电信号时，第一压电换能器17和第三压电换能器19通入不同的电信号能够实现绕Y向精密运动。

Claims (7)

1.一种宏微双重驱动精密楔形工作台，其特征在于：
该工作台包括X向导轨（1）、X向直线电机（2）、X向第一楔形块（3）、X向第二楔形块（9）；X向直线电机（2）包括X向磁轨（201）、X向第一动子（202）、X向第二动子（203）；所述X向磁轨（201）安装于X向导轨（1）上，X向第一动子（202）和X向第二动子（203）分别安装于X向磁轨（201）上，并分别连接于X向第一楔形块（3）、X向第二楔形块（9）的下方，X向第一楔形块（3）、X向第二楔形块（9）安装于X向导轨（1）上，X向第一楔形块（3）的斜面与X向第二楔形块（9）的斜面位置相对；X向导轨（1）侧面还安装有X向光栅尺（5），X向光栅尺（5）上面X向均安装有与第一楔形块（3）和X向第二楔形块（9）对应的X向第一读数头（6）和X向第二读数头（8）；
该工作台还包括安装在X向第一楔形块（3）的斜面与X向第二楔形块的斜面上（9）且可沿所述斜面移动的移动板（7），还包括位于移动板上的Y向导轨（22）、Y向直线电机（10）、Y向滑块（11）；Y向直线电机（10）包括Y向磁轨（1001）、Y向动子（1002）；所述Y向磁轨（1001）固定于移动板(7)上，Y向动子(1202)安装于Y向磁轨(1201)上，并连接于Y向滑块(11)下方；Y向滑块(11)安装于Y向导轨（22）上还安装有Y向光栅尺（4），以及在Y向光栅尺（4）上方检测Y向滑块(11)运动的Y向读数头（13）；
该工作台还包括安装于Y向滑块(11)上的工作面板(15)、X向压电换能器（14）、Y向压电换能器（12），其中在工作面板(15)加工有四个并行柔性铰链结构，分别为位于左边的第一柔性铰链单元(1501)，位于前边的第二柔性铰链单元(1502)，位于右边的第三柔性铰链单元(1503)以及位于后边的第四柔性铰链单元(1504）；
定义工作面板的Y向中心轴，是指工作面板上的与所述Y向导轨（22）平行的轴对称线；定义工作面板的X向中心轴，是指工作面板上的与所述X向导轨（1）平行的轴对称线；
其中第一柔性铰链单元(1501)由沿X向中心轴对称的两个类“几”字型结构组成；其中位于X向中心轴上侧的类“几”字型结构由五个条块组成，即条块一（1511）、条块二（1512）、条块三（1513）、条块四（1514）、条块五（1515）依次首尾垂直相连，整体呈类“几”字型结构；其中条块一（1511）与条块五（1515）在一条直线上，条块三（1513）与条块一（1511）平行，条块二（1512）与条块四（1514）平行且长度相等；其中条块一（1511）、条块三（1513）、条块五（1515）平行X向中心轴，条块二（1512）、条块四（1514）平行Y向中心轴；条块一（1511）的首端与工作面板（15）连接，且连接处靠近工作面板外侧，条块五（1515）的末端与工作面板（15）连接，且连接处靠近工作面板内侧；位于X向中心轴下侧的类“几”字型结构与位于上侧的类“几”字型结构沿X向中心轴对称；
其中第二柔性铰链单元(1502)由沿Y向中心轴对称的两个类“几”字型结构组成；其中位于Y向中心轴左边的类“几”字型结构由五个条块组成，即条块六（1516）、条块七（1517）、条块八（1518）、条块九（1519）、条块十（1520）依次首尾垂直相连，整体呈侧躺类“几”字型结构；其中条块六（1516）与条块十（1520）在一条直线上，条块八（1518）与条块六（1516）平行，条块七（1517）与条块九（1519）平行且长度相等；其中条块六（1516）、条块八（1518）、条块十（1520）平行Y向中心轴，条块六（1516）、条块九（1519）平行X向中心轴；条块六（1516）的首端与工作面板（15）连接，且连接处靠近工作面板外侧，条块十（1520）的末端与工作面板（15）连接，且连接处靠近工作面板内侧；位于Y向中心轴右侧的类“几”字型结构与位于左侧的类“几”字型结构沿Y向中心轴对称；
上述第三柔性铰链单元(1503)与所述第一柔性铰链单元(1501)和关于Y向中心轴对称；第四柔性铰链单元(1504)于所述第二柔性铰链单元(1502)和关于X向中心轴对称；
X向压电换能器（14）安装在第一柔性铰链单元处（1501），位于工作面板的X向中心轴上；
上述Y向压电换能器（12）安装在第二柔性铰链单元（1502）处，位于工作面板的Y向中心轴上；。
2.根据权利要求1所述的宏微双重驱动精密楔形工作台，其特征在于：上述X向导轨（1）、Y向导轨（2）均为梯形角形导轨。
3.根据权利要求1所述的宏微双重驱动精密楔形工作台，其特征在于：上述X向第一楔形块（7）的斜面和X向第二楔形块（8）的斜面上，均具有顺着斜面从上到下的导轨；上述移动板两侧具有与所述导轨配合的导向开口槽。
4.根据权利要求1所述的宏微双重驱动精密楔形工作台，其特征在于：
所述工作面板（15）上还安装有连接板（16）,连接板（16）上安装有装夹工作台（21）；其中连接板（16）上对称分布四个槽口，每个槽口内安装有一个压电换能器，分别为第一压电换能器（17）、第二压电换能器（18）、第三压电换能器（19）、第四压电换能器（20），每个压电换能器与一个支撑杆相连,分别为第一支撑杆（23）、第二支撑杆（24）、第三支撑杆（25）、第四支撑杆（26），支撑杆的一端通过单轴直圆型铰链结构与压电换能器相连，支撑杆的另一端与装夹工作台（21）通过多轴直圆型铰链结构相连;
定义连接板的Y向中心轴，是指连接板上的与所述Y向导轨（22）平行的轴对称线；定义连接板的X向中心轴，是指连接板上的与所述X向导轨（1）平行的轴对称线；
第一压电换能器（17）和第三压电换能器（19）位于X向中心轴上，第二压电换能器（18）、第四压电换能器（20）位于Y向中心轴上。
5.根据权利4所述的宏微双重驱动精密楔形工作台，其特征在于：第一支撑杆（23）、第二支撑杆（24）、第三支撑杆（25）、第四支撑杆（26）与水平角度成75度。
6.根据权利要求1所述的宏微双重驱动精密楔形工作台的运动产生方法，其特征在于包括以下过程：
1）X向直线电机（2）通过X向第一动子（202）和X向第二动子（203）带动X向第一斜楔块（3）和X向第二斜楔块（9）运动，沿着X向导轨（1）相同方向或者相反运动移动；
当X向第一动子（202）和X向第二动子（203）通入相同的电流时，X向第一斜楔块（3）和X向第二斜楔块（9）同向运动，X向第一斜楔块（3）、X向第二斜楔块（9）及中间的移动板（7）三者的相对位置不变，三者一起沿着X方向运动；
当两个动子通入相反的电流时，X向第一斜楔块（3）和X向第二斜楔块（9）引起相向运动或者相反运动，移动板（7）的位置相对于沿着斜面上的运动，使得移动板（7）上所有部件沿着Z方向上升或者下降，从而实现工作台在Z方向运动；
2）Y向直线电机（10）通过Y向动子(1002)带动Y向滑块(11)运动，这样使得Y向滑块(11)和其上面的部件能够沿着Y方向运动，实现了工作台在Y方向上的运动；
3）X向压电换能器（14）和Y向压电换能器（12），通入电信号，能够将电能转化为机械能，通过柔性铰链结构形成具有回复作用，对工作台实现X和Y方向精密进给运动，运动过程中由激光干涉仪检测并反馈。
7.根据权利要求6所述的宏微双重驱动精密楔形工作台的运动产生方法，其特征在于：
所述工作面板（15）上还安装有连接板（16）,连接板（16）上安装有装夹工作台（21）；其中连接板（16）上对称分布四个槽口，每个槽口内安装有一个压电换能器，分别为第一压电换能器（17）、第二压电换能器（18）、第三压电换能器（19）、第四压电换能器（20），每个压电换能器与一个支撑杆相连,分别为第一支撑杆（23）、第二支撑杆（24）、第三支撑杆（25）、第四支撑杆（26），支撑杆的一端通过单轴直圆型铰链结构与压电换能器相连，支撑杆的另一端与装夹工作台（21）通过多轴直圆型铰链结构相连;
定义连接板的Y向中心轴，是指连接板上的与所述Y向导轨（22）平行的轴对称线；定义连接板的X向中心轴，是指连接板上的与所述X向导轨（1）平行的轴对称线；
第一压电换能器（17）和第三压电换能器（19）位于X向中心轴上，第二压电换能器（18）、第四压电换能器（20）位于Y向中心轴上；
四个压电换能器通入电信号，能够将电能转化为机械能，当四个压电换能器通入相同的信号时，能够实现工作台沿着Z方向精密进给运动；当第一压电换能器（17）和第三压电换能器（19）通入相同的电信号时，第二压电换能器（18）和第四压电换能器（20）通入不同的电信号能够实现绕X方向精密运动；当第二压电换能器（18）和第四压电换能器（20）通入相同的电信号时，第一压电换能器（17）和第三压电换能器（19）通入不同的电信号能够实现绕Y方向精密运动。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107052736A (zh) * 2016-12-31 2017-08-18 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 基于机构的自适应柔性装校系统
CN108092545A (zh) * 2018-01-12 2018-05-29 长春工业大学 多自由度压电粘滑微纳定位平台及其驱动方法
CN108381207A (zh) * 2018-04-27 2018-08-10 杭州辉昂科技有限公司 一种六自由度工作台及控制方法
CN108555615A (zh) * 2018-07-10 2018-09-21 广东工业大学 一种大行程五自由度宏微复合运动平台
CN108987316A (zh) * 2018-09-26 2018-12-11 广东工业大学 一种芯片倒装基板空间调平设备和系统
CN109676423A (zh) * 2019-03-11 2019-04-26 佛山通达智能科技有限公司 超精密高频响双行程快刀伺服加工装置
CN109702500A (zh) * 2019-01-30 2019-05-03 宁波大学 两转动一平动大行程低厚度大中空并联压电微动平台
CN109879244A (zh) * 2019-01-30 2019-06-14 宁波大学 两转动一平动大行程无耦合大中空并联压电微动平台
CN110815613A (zh) * 2019-12-13 2020-02-21 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种用于超精密飞切机床的纳米进给组件
CN111152201A (zh) * 2020-01-17 2020-05-15 南京理工大学 用于自动装配的可变刚度且有六维力感知的被动柔顺装置
CN114952325A (zh) * 2022-05-25 2022-08-30 横川机器人（深圳）有限公司 微动定位结构及多自由度检测设备
CN115781364A (zh) * 2022-11-01 2023-03-14 吉林大学 一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置及驱动方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5771754A (en) * 1980-10-24 1982-05-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Synchronous operating method of numerically controlled machine tool
JPS61252041A (ja) * 1985-04-30 1986-11-10 Toyoda Mach Works Ltd 数値制御工作機械
CN1445052A (zh) * 2003-04-14 2003-10-01 浙江大学 具有抑振功能的超精密微动工作平台
CN1716456A (zh) * 2005-04-28 2006-01-04 武汉理工大学 纳米级定位精度一维位移工作台
CN101221273A (zh) * 2008-01-30 2008-07-16 哈尔滨工业大学 并联式宏微驱动的高精度大口径光栅拼接装置
US20090003946A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Feng-Tien Chen CNC machine tool having a sliding member movable at a high speed
CN101439472A (zh) * 2007-11-23 2009-05-27 山东工友集团股份有限公司 自动定位、夹紧装置及方法
CN101664888A (zh) * 2009-09-24 2010-03-10 济南新吉尔科技有限公司 龙门刨床改造为龙门铣床的x轴传动系统
CN101804568A (zh) * 2010-03-19 2010-08-18 中国电子科技集团公司第二研究所 直线电机驱动的气悬浮运动平台
CN103143990A (zh) * 2013-02-25 2013-06-12 杭州贝克机械有限公司 可一次多工件加工钻攻铣镗的复合数控机床
TW201404030A (zh) * 2012-07-12 2014-01-16 Am Material Technology Co Ltd 加工機台與其馬達控制系統
CN105033963A (zh) * 2015-07-17 2015-11-11 南京航空航天大学 一种非共振式压电电机驱动的三自由度并联精密工作台

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5771754A (en) * 1980-10-24 1982-05-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Synchronous operating method of numerically controlled machine tool
JPS61252041A (ja) * 1985-04-30 1986-11-10 Toyoda Mach Works Ltd 数値制御工作機械
CN1445052A (zh) * 2003-04-14 2003-10-01 浙江大学 具有抑振功能的超精密微动工作平台
CN1716456A (zh) * 2005-04-28 2006-01-04 武汉理工大学 纳米级定位精度一维位移工作台
US20090003946A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Feng-Tien Chen CNC machine tool having a sliding member movable at a high speed
CN101439472A (zh) * 2007-11-23 2009-05-27 山东工友集团股份有限公司 自动定位、夹紧装置及方法
CN101221273A (zh) * 2008-01-30 2008-07-16 哈尔滨工业大学 并联式宏微驱动的高精度大口径光栅拼接装置
CN101664888A (zh) * 2009-09-24 2010-03-10 济南新吉尔科技有限公司 龙门刨床改造为龙门铣床的x轴传动系统
CN101804568A (zh) * 2010-03-19 2010-08-18 中国电子科技集团公司第二研究所 直线电机驱动的气悬浮运动平台
TW201404030A (zh) * 2012-07-12 2014-01-16 Am Material Technology Co Ltd 加工機台與其馬達控制系統
CN103143990A (zh) * 2013-02-25 2013-06-12 杭州贝克机械有限公司 可一次多工件加工钻攻铣镗的复合数控机床
CN105033963A (zh) * 2015-07-17 2015-11-11 南京航空航天大学 一种非共振式压电电机驱动的三自由度并联精密工作台

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107052736B (zh) * 2016-12-31 2019-10-11 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 基于机构的自适应柔性装校系统
CN107052736A (zh) * 2016-12-31 2017-08-18 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 基于机构的自适应柔性装校系统
CN108092545A (zh) * 2018-01-12 2018-05-29 长春工业大学 多自由度压电粘滑微纳定位平台及其驱动方法
CN108092545B (zh) * 2018-01-12 2020-01-10 长春工业大学 多自由度压电粘滑微纳定位平台及其驱动方法
CN108381207A (zh) * 2018-04-27 2018-08-10 杭州辉昂科技有限公司 一种六自由度工作台及控制方法
CN108381207B (zh) * 2018-04-27 2024-02-06 陕西双玉科技有限公司 一种六自由度工作台及控制方法
CN108555615A (zh) * 2018-07-10 2018-09-21 广东工业大学 一种大行程五自由度宏微复合运动平台
CN108987316A (zh) * 2018-09-26 2018-12-11 广东工业大学 一种芯片倒装基板空间调平设备和系统
CN108987316B (zh) * 2018-09-26 2024-03-26 广东工业大学 一种芯片倒装基板空间调平设备和系统
CN109879244A (zh) * 2019-01-30 2019-06-14 宁波大学 两转动一平动大行程无耦合大中空并联压电微动平台
CN109702500A (zh) * 2019-01-30 2019-05-03 宁波大学 两转动一平动大行程低厚度大中空并联压电微动平台
CN109879244B (zh) * 2019-01-30 2020-12-04 宁波大学 两转动一平动大行程无耦合大中空并联压电微动平台
CN109676423B (zh) * 2019-03-11 2024-01-23 北京广工精密技术有限公司 超精密高频响双行程快刀伺服加工装置
CN109676423A (zh) * 2019-03-11 2019-04-26 佛山通达智能科技有限公司 超精密高频响双行程快刀伺服加工装置
CN110815613A (zh) * 2019-12-13 2020-02-21 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种用于超精密飞切机床的纳米进给组件
CN111152201A (zh) * 2020-01-17 2020-05-15 南京理工大学 用于自动装配的可变刚度且有六维力感知的被动柔顺装置
CN111152201B (zh) * 2020-01-17 2022-05-13 南京理工大学 用于自动装配的可变刚度且有六维力感知的被动柔顺装置
CN114952325A (zh) * 2022-05-25 2022-08-30 横川机器人（深圳）有限公司 微动定位结构及多自由度检测设备
CN115781364A (zh) * 2022-11-01 2023-03-14 吉林大学 一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置及驱动方法

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