CN107588729A

CN107588729A - 一种微量位移装置

Info

Publication number: CN107588729A
Application number: CN201710785447.8A
Authority: CN
Inventors: 黎永明; 赵思航; 李存昌
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2018-01-16

Abstract

根据本发明提供的微量位移装置，包括支撑单元、连接单元、工作件平台、位移输入单元、变速单元以及第一缓冲单元，该第一缓冲单元的输入端与变速单元的输出端相连，输出端与工作件平台的输入端相连，第一缓冲单元具有缓冲吸收部件，用于缓冲来自变速单元作用于工作件平台的作用力，并减小工作件平台的位移量，缓冲吸收部件和工作件平台相连。根据本发明所涉及的微量位移装置，具有与位移输入单元相连的变速单元以及和工作件平台相连的缓冲吸收部件，变速单元将输入的位移量进行变速后输出，缓冲吸收部件可以缓冲来自变速单元作用于工作件平台的作用力，在连接单元、位移输入单元、变速单元以及第一缓冲单元共同作用下得到了工作件平台的微量位移。

Description

一种微量位移装置

技术领域

本发明涉及属于机械领域，具体涉及一种微量位移装置。

背景技术

微量位移装置是一种使机械设备的某一部件或零件能精确、微量地移动到特定的位置或作特定的微量运动,常用的微量位移装置,按照它们的传动原理不同,可分为机械式、热变形式、磁致伸缩式、弹性变形式、压电式等。

使用长光栅测量长度的过程中,由于主光栅的加工误差和温度误差等的影响，当副光栅相对主光栅移动(或相反移动)到所要求的位置时，就产生栅距误差和栅距累积误差，光栅制造误差或温度变化越大，长度的定位误差越大。而光栅的线距加工精度是有限的，不可能达到零误差，因此测量一定存在由于加工精度和温度带来的误差。

发明内容

本发明是为了解决上述如何减少光栅尺的误差量的问题而进行的，目的在于提供一种微量位移装置，本发明采用误差校正法，在原光栅计量基础上，增添了高放大比的机械传动系统，使副光栅到终点定位时增加或减小一个微量，这个量就是光栅尺的误差量，使测量精度达到更高值。本发明项目属机械式装置,采用斜楔、弹簧、悬梁的组合式结构，对在原有装置上添加本发明，可以进一步提高其测量精度达到10nm内的测量精度。

本发明提供了一种微量位移装置，具有这样的特征，包括支撑单元；连接单元，设置在支撑单元内；工作件平台，和连接单元相连，工作件设置在工作件平台上；位移输入单元，用于接收外界的位移量，与支撑单元滑动连接；变速单元，与位移输入单元相连，用于对位移量进行变速后输出；以及第一缓冲单元，设置在变速单元与工作件平台之间，该第一缓冲单元的输入端与变速单元的输出端相连，输出端与工作件平台的输入端相连，第一缓冲单元具有缓冲吸收部件，用于缓冲来自变速单元作用于工作件平台的作用力，并减小工作件平台的位移量，其中，缓冲吸收部件和工作件平台相连。

在本发明提供的微量位移装置中，还可以具有这样的特征：其中，支撑单元为箱形支架或框架结构，工作件平台为框架结构。

另外，在本发明提供的微量位移装置中，还可以具有这样的特征：其中，连接单元包括至少一根悬臂梁，该悬臂梁水平设置在支撑单元内，一端与支撑单元固定连接，另一端为悬空的悬臂，工作件平台设置在悬臂上。

另外，在本发明提供的微量位移装置中，还可以具有这样的特征：其中，位移输入单元包括可滑动的直杆以及套住该直杆的支撑结构，设置在支撑单元上，直杆的工作端露出支撑单元。

另外，在本发明提供的微量位移装置中，还可以具有这样的特征：其中，变速单元包括可调倾斜角度的斜楔机构或圆锥机构以及与该斜楔机构或圆锥机构相配合的传递件，斜楔机构或圆锥机构与直杆相连，传递件和缓冲吸收部件相连。

另外，在本发明提供的微量位移装置中，还可以具有这样的特征：其中，斜楔机构包括：斜楔块、调整螺钉、弹簧以及销轴，斜楔块的厚端通过销轴与直杆转动连接，斜楔块的中部通过弹簧与直杆相连，调整螺钉与直杆上设置的螺孔相匹配，其顶端与斜楔块的底面相接触，用于调整斜楔块的斜面相对于直杆的倾斜度。

另外，在本发明提供的微量位移装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一缓冲单元包括至少一个弹性体，弹性体为弹簧、波纹管以及膜盒中的任意一种。

另外，在本发明提供的微量位移装置中，其特征在于，还包括：第二缓冲单元，设置在工作件平台与支撑单元之间，第二缓冲单元的输入端与工作件平台相连，第二缓冲单元的输出端与支撑单元相连。

另外，在本发明提供的微量位移装置中，还可以具有这样的特征：其中，第二缓冲单元包括至少一个弹性体，弹性体为弹簧、波纹管以及膜盒中的任意一种。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的微量位移装置，因为具有与位移输入单元相连的变速单元，因此，变速单元将输入的位移量进行变速后输出；另外，本发明所涉及的微量位移装置还具有和工作件平台相连的缓冲吸收部件，因此，该缓冲吸收部件可以缓冲来自变速单元作用于工作件平台的作用力，并减小工作件平台的位移量。

附图说明

图1是本发明的实施例中微量位移装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明微量位移装置作具体阐述。

实施例

微量位移装置10包括支撑单元、连接单元、工作件平台、位移输入单元、变速单元以及第一缓冲单元。

支撑单元为箱形支架或框架结构，本实施例中，支撑单元为如图1所示的箱形支架11，具有第一支撑座111、第二支撑座112以及第三支撑座113。

连接单元设置在支撑单元内，连接单元包括至少一根悬臂梁，该悬臂梁水平设置在支撑单元内，一端与支撑单元11固定连接，另一端为悬空的悬臂，实施例中，连接单元为如图1所示的四根分别呈矩形设置的悬臂梁12，图1中显示的悬臂梁12为梁的截面，悬臂梁12为弹簧片悬臂梁，悬臂梁12的掼性矩尽量设计的足够大。悬臂梁12也是弹性件，具有能量吸收和缓冲的作用。

悬臂梁12也可以为具有弹性的悬臂梁，其截面为矩形、工字形、]形、圆形、椭圆形中的任意一种。

工作件平台和连接单元相连，工作件G设置在工作件平台上，实施例中，工作件平台为框架13。框架13设置在悬臂梁12的四根悬臂上。在测量系统中工作件G作为副光栅。

连接单元也可以包括一根或两根或三根悬臂梁12。

位移输入单元与支撑单元滑动连接，本实施例中，位移输入单元包括可滑动的直杆14以及分别套住该直杆14位于第一支撑座111、第二支撑座112内的轴承，直杆14可以上下滑动，直杆14的工作端露出箱形支架11，直杆14工作端头部呈尖端，用于接收外界的位移量。

变速单元与位移输入单元相连，用于对直杆14接收到的外界的位移量进行变速后输出；变速单元包括可调倾斜角度的斜楔机构或圆锥机构以及与该斜楔机构或圆锥机构相配合的传递件。

实施例中，变速单元为斜楔机构15和传递件，斜楔机构15包括斜楔块151、调整螺钉152、弹簧153以及销轴154，如图1所示，斜楔块151的厚端通过销轴154与直杆14转动连接，斜楔块151的中部通过弹簧153与直杆14相连，调整螺钉152与直杆14上设置的螺孔相匹配，调整螺钉152的顶端与斜楔块151的底面相接触，通过调整螺钉152的伸缩距离使得斜楔块151微转动，从而调整斜楔块151的斜面相对于直杆14的倾斜度。

传递件为传递杆155，传递杆155设置在第三支撑座113中，如图1所示，传递杆155可以在第三支撑座113中水平移动，左端与斜楔块151的斜面即工作面相接触，右端与第一缓冲单元相连。

另外，变速单元也可以采用圆锥机构来代替斜楔机构15，圆锥机构为中心具有通孔的圆锥体。直杆14穿过通孔且与圆锥体连接。

第一缓冲单元具有缓冲吸收部件，用于缓冲来自变速单元作用于工作件平台的作用力，并减小工作件平台的位移量，第一缓冲单元包括至少一个弹性体，弹性体为弹簧、波纹管以及膜盒中的任意一种。

第一缓冲单元也可以包括两个弹性体或三个弹性体或四个弹性体以及多个弹性体。

实施例中，第一缓冲单元为弹簧16，弹簧16的输入端与传递杆155的右端相连，弹簧16的输出端与框架13的左端相连。

另外一种实施例，在微量位移装置10中设置有第二缓冲单元，第二缓冲单元包括至少一个弹性体。

第二缓冲单元也可以包括两个弹性体或三个弹性体或四个弹性体以及多个弹性体，弹性体为弹簧、波纹管以及膜盒中的任意一种。

如图1所示，第二缓冲单元为弹簧17，弹簧17的输入端与框架13的右端相连，弹簧13的输出端与箱形支架11相连，弹簧17不仅具有具有能量吸收、缓冲的作用而且对框架13具有反作用力。

微量位移装置10的工作原理：

直杆14接收到外界的向上的位移1后向上移动位移1，带动斜楔块151向上移动位移1进行变速后输出位移2，由于斜楔块151的斜面与传递杆155的输入端接触，此时斜楔块151带动传递杆155向右移动位移2并带动弹簧16移动输出位移3，弹簧16推动框架13向右移动位移4，因此，框架13内的工作件G移动位移4。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的微量位移装置，因为具有与直杆相连的斜楔机构，因此，斜楔机构将输入的位移量进行变速后输出；同时，本发明所涉及的微量位移装置还具有和工作件平台相连的弹簧，该弹簧可以缓冲来自传递杆作用于工作件平台的作用力，并进一步减小工作件平台的位移量。

另外，由于悬臂梁的掼性矩大，所以相同外力推动设置在悬臂梁上的工作件平台的位移就小。

进一步地，可调倾斜角度的斜楔机构具有结构简单，制造方便，变速比大的优点。

进一步地，实施例还包括具有能量吸收功能的第二缓冲单元，增加对工作件平台的缓冲并减小工作件平台的位移的效果。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims

1.一种微量位移装置，用于产生微量的位移并输出给外部的工作件，其特征在于，包括：

支撑单元；

连接单元，设置在所述支撑单元内；

工作件平台，和所述连接单元相连，所述工作件设置在工作件平台上；

位移输入单元，用于接收外界的位移量，与所述支撑单元滑动连接；

变速单元，与所述位移输入单元相连，用于对所述位移量进行变速后输出；以及

第一缓冲单元，设置在所述变速单元与所述工作件平台之间，该第一缓冲单元的输入端与所述变速单元的输出端相连，输出端与所述工作件平台的输入端相连，所述第一缓冲单元具有缓冲吸收部件，用于缓冲来自所述变速单元作用于所述工作件平台的作用力，并减小所述工作件平台的位移量，

其中，所述缓冲吸收部件和所述工作件平台相连。

2.根据权利要求1所述的微量位移装置，其特征在于：

其中，所述支撑单元为箱形支架或框架结构，

所述工作件平台为框架结构。

3.根据权利要求1所述的微量位移装置，其特征在于：

其中，所述连接单元包括至少一根悬臂梁，该悬臂梁水平设置在所述支撑单元内，一端与所述支撑单元固定连接，另一端为悬空的悬臂，

所述工作件平台设置在所述悬臂上。

4.根据权利要求1所述的微量位移装置，其特征在于：

其中，所述位移输入单元包括可滑动的直杆以及套住该直杆的支撑结构，设置在所述支撑单元上，所述直杆的工作端露出所述支撑单元。

5.根据权利要求4所述的微量位移装置，其特征在于：

其中，所述变速单元包括可调倾斜角度的斜楔机构或圆锥机构以及与该斜楔机构或圆锥机构相配合的传递件，

所述斜楔机构或圆锥机构与所述直杆相连，所述传递件和所述缓冲吸收部件相连。

6.根据权利要求5所述的微量位移装置，其特征在于：

其中，所述斜楔机构包括：斜楔块、调整螺钉、弹簧以及销轴，

所述斜楔块的厚端通过所述销轴与所述直杆转动连接，

所述斜楔块的中部通过所述弹簧与所述直杆相连，

所述调整螺钉与所述直杆上设置的螺孔相匹配，其顶端与所述斜楔块的底面相接触，用于调整所述斜楔块的斜面相对于所述直杆的倾斜度。

7.根据权利要求1所述的微量位移装置，其特征在于：

其中，所述第一缓冲单元包括至少一个弹性体，所述弹性体为弹簧、波纹管以及膜盒中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的微量位移装置，其特征在于，还包括：

第二缓冲单元，设置在所述工作件平台与所述支撑单元之间，所述第二缓冲单元的输入端与所述工作件平台相连，所述第二缓冲单元的输出端与所述支撑单元相连。

9.根据权利要求8所述的微量位移装置，其特征在于：

其中，所述第二缓冲单元包括至少一个弹性体，所述弹性体为弹簧、波纹管以及膜盒中的任意一种。