CN108015561A - 一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台 - Google Patents

一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台 Download PDF

Info

Publication number
CN108015561A
CN108015561A CN201711376034.0A CN201711376034A CN108015561A CN 108015561 A CN108015561 A CN 108015561A CN 201711376034 A CN201711376034 A CN 201711376034A CN 108015561 A CN108015561 A CN 108015561A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rigid frame
workbench
motion platform
work area
rigid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711376034.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108015561B (zh
Inventor
杨志军
李乾
陈新
白有盾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN201711376034.0A priority Critical patent/CN108015561B/zh
Publication of CN108015561A publication Critical patent/CN108015561A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108015561B publication Critical patent/CN108015561B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)

Abstract

本发明提出了两种扩大单驱动刚柔耦合平台有效工作面积的结构方案。方案1，将刚性框架与工作平台上下层设置，中间安装柔性铰链，加工装配方便，成本低；方案2，将刚性框架分布在底部和两端，呈“凹”形布局，工作平台，两端通过弹簧片链接到刚性框架的两端，形成上下对称布置的弹片式柔性铰链组，避免了在柔性铰链变形中的高度方向偏差。另一个方面，两端固定的柔性铰链，在大变形时产生应力刚化效应，从而在大范围运动时，产生工作平台与刚性框架的刚性链接，便于实现高速运动，而在刚性框架停止运动时，柔性铰链处于线性刚度，便于位移补偿。

Description

一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台
技术领域
本发明涉及高速精密运动控制领域的技术领域，更具体地，涉及一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台。
背景技术
高速精密运动控制领域，基于机械导轨的运动平台存在摩擦死区，精度只能达到微米级。在更高精度要求的场合，工业上需要采用气浮、磁悬浮和静压导轨等方式来降低甚至消除摩擦的影响，成本高，使用环境要求高，不适应用与量大面广的电子制造场合。然而，电子制造业得摩尔定律(当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍)对封装装备精度和速度都提出了苛刻的要求。
刚柔耦合平台巧妙地结合了直线平台大范围刚度运动和柔性铰链无摩擦精密运动的特点，在速度过零点，用柔性铰链的弹性变形来避免摩擦死区，实现了摩擦死区的补偿。然而，该专利中刚性框架、柔性铰链与工作平台在一个平面，有效工作面积非常小。
发明内容
本发明旨在解决扩大单驱动刚柔耦合平台的有效工作面积问题，提供一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台。本发明采用的技术方案是如下。
一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台，其特征在于，所述运动平台包括：底座、直线导轨、导轨滑块、刚性框架、弹性构件、直线驱动器、工作台和位移检测装置；所述直线导轨固定在所述底座上；所述导轨滑块设置于所述直线导轨上，并能够在所述直线导轨上滑动；所述刚性框架设置于所述导轨滑块上；所述刚性框架通过所述弹性构件与所述工作台连接；所述直线驱动器驱动所述工作台进行直线运动；所述位移检测装置用于实时反馈所述工作台的位置。
进一步，所述刚性框架为中空刚性框架；所述弹性构件为柔性铰链。
进一步，所述刚性框架为“凹”形中空刚性框架；所述弹性构件为弹簧片；所述工作台设置在所述“凹”形中空刚性框架中，并通过所述弹簧片与所述“凹”形中空刚性框架的内壁连接。
进一步，所述运动平台还包括：第一压块和第二压块；所述“凹”形中空刚性框架两侧内壁设有凹槽，所述工作台两端通过所述第一压块与所述弹簧片连接在一起，所述弹簧片两头又通过所述第二压块与所述凹槽两侧壁紧固在一起。
进一步，所述位移检测装置包括光栅尺和光栅尺读数头。
进一步，所述直线驱动器包括：直线电机动子和直线电机定子。
进一步，所述运动平台还包括安装在所述底座上的防撞装置。
进一步，所述刚性框架与所述弹性构件通过一体化加工实现。
进一步，所述“凹”形中空刚性框架、所述弹簧片、所述第一压块和所述第二压块通过一体化加工实现。
与现有技术相比，有益效果是：工作面积更大：本发明的柔性铰链隐藏在底部或侧面，工作面积大。
附图说明
图1为本发明的实施一示意图。
图2为本发明的实施一前剖视图。
图3为本发明的实施二示意图。
图4为本发明的实施二的局部剖视放大图。
图5为本发明的实施二的前剖视图。
实施例一附图标记说明：1.底座、2.直线导轨、3.刚性框架、4.柔性铰链、5.导轨滑块、6.直线电机动子、7.直线电机定子、8.光栅尺、9.工作台、10.防撞装置、11.光栅尺读数头。
实施例二附图标记说明：1.底座、2.直线导轨、3.导轨滑块、4.直线电机动子、5.直线电机定子、6.刚性框架、7.压块A、8.弹簧片、9.压块B、10.工作台、11.防撞装置、12.光栅尺、13.光栅读数头。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例一。
如图1、2所示，底座1上安装直线导轨2，中空刚性框架3通过滑块5安装在直线导轨2上。工作台9通过柔性铰链4安装在中空刚性框架3上，直线电机定子7和光栅尺8安装在底座1上。光栅尺读数头11和直线电机动子6安装在工作台9上，并透过中框框架3，与底座1上的光栅尺8和直线电机定子7通过非接触组成检测和驱动元件。为了安全，底座1上的还安装了防撞装置10。
将刚柔耦合平台变成三明治结构，由上部的工作平台，中部的柔性铰链组和底部的刚性框架组成。底部用中空刚性框架，通过滑块链接到导轨上。上部的柔性铰链通过中部的柔性铰链安装在刚性框架上，通过柔性铰链无摩擦的弹性变形产生微小位移。直线电机动子和光栅尺读数头安装在工作平台上，穿过刚性框架中部，与基座上的直线定子和光栅尺通过非接触方式实现驱动力的传递和运动的测量。
将刚性框架与工作平台上下层设置，中间安装柔性铰链，加工装配方便，成本低，缺点是柔性铰链变形时，高度方向产生微小的位移，实用于对刚度不敏感的场合。
实施例二。
如图3-5所示，底座1上安装直线导轨2，“凹”形中空刚性框架6通过滑块3安装在直线导轨2上。“凹”形中空刚性框架6两侧内壁设有凹槽。工作台10两端通过弹簧片8通过压块A7连接在一起，弹簧片两头又通过压块B9与凹槽两侧壁紧固在一起。光栅尺读数头13和直线电机动子4安装在工作台10上，并透过凹形中空框架6，与底座1上的光栅尺12和直线电机定子7通过非接触组成检测和驱动元件。为了安全，底座1上的还安装了防撞装置11。
将刚柔耦合平台的柔性铰链隐藏在两端。“凹”形刚性框架底部挖空，两侧内壁镂空成两条槽。工作平台通过弹簧片与刚性框架两侧内壁紧固，形成上下对称弹片式柔性铰链支撑，避免了柔性铰链变形时高度方向的变化。另外，由于柔性铰链两边处于固定状态，在大变形时产生应力刚化效应，增大柔性铰链的刚度，从而使得工作平台与刚性框架在高速运动时呈现近乎刚性链接，更利于实现高速精密运动。
将刚性框架分布在底部和两端，呈“凹”形布局，工作平台，两端通过弹簧片链接到刚性框架的两端，形成上下对称布置的弹片式柔性铰链组，避免了在柔性铰链变形中的高度方向偏差。另一个方面，两端固定的柔性铰链，在大变形时产生应力刚化效应，从而在大范围运动时，产生工作平台与刚性框架的刚性链接，便于实现高速运动，而在刚性框架停止运动时，柔性铰链处于线性刚度，便于位移补偿。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
显然，本发明的上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，在上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 (9)

1.一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台，其特征在于，所述运动平台包括：底座、直线导轨、导轨滑块、刚性框架、弹性构件、直线驱动器、工作台和位移检测装置；
所述直线导轨固定在所述底座上；
所述导轨滑块设置于所述直线导轨上，并能够在所述直线导轨上滑动；
所述刚性框架设置于所述导轨滑块上；
所述刚性框架通过所述弹性构件与所述工作台连接；
所述直线驱动器驱动所述工作台进行直线运动；
所述位移检测装置用于实时反馈所述工作台的位置。
2.根据权利要求1所述的扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台，其特征在于，所述刚性框架为中空刚性框架；所述弹性构件为柔性铰链。
3.根据权利要求1所述的扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台，其特征在于，所述刚性框架为“凹”形中空刚性框架；
所述弹性构件为弹簧片；
所述工作台设置在所述“凹”形中空刚性框架中，并通过所述弹簧片与所述“凹”形中空刚性框架的内壁连接。
4.根据权利要求3所述的扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台，其特征在于，所述运动平台还包括：第一压块和第二压块；
所述“凹”形中空刚性框架两侧内壁设有凹槽，所述工作台两端通过所述第一压块与所述弹簧片连接在一起，所述弹簧片两头又通过所述第二压块与所述凹槽两侧壁紧固在一起。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台，其特征在于，所述位移检测装置包括光栅尺和光栅尺读数头。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台，其特征在于，所述直线驱动器包括：直线电机动子和直线电机定子。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台，其特征在于，所述运动平台还包括安装在所述底座上的防撞装置。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台，其特征在于，所述刚性框架、所述弹性构件与所述工作台通过一体化加工实现。
9.根据权利要求4所述的扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台，其特征在于，所述“凹”形中空刚性框架、所述弹簧片、所述第一压块、所述第二压块与所述工作台通过一体化加工实现。
CN201711376034.0A 2017-12-19 2017-12-19 一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台 Active CN108015561B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711376034.0A CN108015561B (zh) 2017-12-19 2017-12-19 一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711376034.0A CN108015561B (zh) 2017-12-19 2017-12-19 一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108015561A true CN108015561A (zh) 2018-05-11
CN108015561B CN108015561B (zh) 2023-10-03

Family

ID=62074031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711376034.0A Active CN108015561B (zh) 2017-12-19 2017-12-19 一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108015561B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109227154A (zh) * 2018-10-11 2019-01-18 佛山市南海区精鹰机械有限公司 一种组合式工作台
CN109465652A (zh) * 2018-11-30 2019-03-15 广东工业大学 接触式刚度切换装置及使用其的刚柔耦合运动平台和方法
CN109465650A (zh) * 2018-11-30 2019-03-15 广东工业大学 气缸式刚度切换装置及使用其的刚柔耦合运动平台和方法
CN109531184A (zh) * 2018-12-13 2019-03-29 广东工业大学 一种两边调节刚度的刚柔耦合平台及运动平台
CN109959504A (zh) * 2019-04-08 2019-07-02 哈尔滨工业大学 平面电机实验装置
CN110281033A (zh) * 2019-05-28 2019-09-27 广东工业大学 一种多轴刚柔耦合运动平台
CN111102442A (zh) * 2019-12-12 2020-05-05 广东工业大学 一种紧凑型刚柔耦合平台连接结构及其构成的多轴运动平台
CN114294322A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 哈尔滨工业大学 一种基于被动补偿结构的准零刚度柔性导向机构

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101197197A (zh) * 2007-12-26 2008-06-11 西安交通大学 大运动范围宏微双重驱动定位平台
CN102637462A (zh) * 2012-05-17 2012-08-15 合肥工业大学 12杆二维无耦合微位移工作台
KR20130004613A (ko) * 2011-06-30 2013-01-14 한국기계연구원 다층 구조의 탄성힌지 기반 압전구동 스테이지
CN105666225A (zh) * 2016-04-22 2016-06-15 清华大学 一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置
CN106002312A (zh) * 2016-06-29 2016-10-12 广东工业大学 一种单驱动刚柔耦合精密运动平台及其实现方法及应用
CN207723892U (zh) * 2017-12-19 2018-08-14 广东工业大学 一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101197197A (zh) * 2007-12-26 2008-06-11 西安交通大学 大运动范围宏微双重驱动定位平台
KR20130004613A (ko) * 2011-06-30 2013-01-14 한국기계연구원 다층 구조의 탄성힌지 기반 압전구동 스테이지
CN102637462A (zh) * 2012-05-17 2012-08-15 合肥工业大学 12杆二维无耦合微位移工作台
CN105666225A (zh) * 2016-04-22 2016-06-15 清华大学 一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置
CN106002312A (zh) * 2016-06-29 2016-10-12 广东工业大学 一种单驱动刚柔耦合精密运动平台及其实现方法及应用
CN207723892U (zh) * 2017-12-19 2018-08-14 广东工业大学 一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109227154A (zh) * 2018-10-11 2019-01-18 佛山市南海区精鹰机械有限公司 一种组合式工作台
CN109465652A (zh) * 2018-11-30 2019-03-15 广东工业大学 接触式刚度切换装置及使用其的刚柔耦合运动平台和方法
CN109465650A (zh) * 2018-11-30 2019-03-15 广东工业大学 气缸式刚度切换装置及使用其的刚柔耦合运动平台和方法
CN109465652B (zh) * 2018-11-30 2023-09-22 广东工业大学 接触式刚度切换装置及使用其的刚柔耦合运动平台和方法
CN109531184A (zh) * 2018-12-13 2019-03-29 广东工业大学 一种两边调节刚度的刚柔耦合平台及运动平台
CN109531184B (zh) * 2018-12-13 2023-10-03 广东工业大学 一种两边调节刚度的刚柔耦合平台及运动平台
CN109959504A (zh) * 2019-04-08 2019-07-02 哈尔滨工业大学 平面电机实验装置
CN110281033A (zh) * 2019-05-28 2019-09-27 广东工业大学 一种多轴刚柔耦合运动平台
CN110281033B (zh) * 2019-05-28 2022-02-25 广东工业大学 一种多轴刚柔耦合运动平台
CN111102442A (zh) * 2019-12-12 2020-05-05 广东工业大学 一种紧凑型刚柔耦合平台连接结构及其构成的多轴运动平台
CN114294322A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 哈尔滨工业大学 一种基于被动补偿结构的准零刚度柔性导向机构

Also Published As

Publication number Publication date
CN108015561B (zh) 2023-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108015561A (zh) 一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台
CN207723892U (zh) 一种扩大单驱动刚柔耦合工作面积的运动平台
CN1326670C (zh) 带双边直线电机同步驱动的h型气浮工作台
CN103225728B (zh) 一种压电陶瓷驱动的二维并联微动平台
US4910446A (en) Coordinate positioning apparatus
US4852267A (en) Coordinate measuring machine having a guide section for a column of a measuring member support body
CN101118377B (zh) 气压半悬浮二自由度共基面运动工作台
CN201954205U (zh) 精密气浮工作台
CN109676403A (zh) 一种大行程高速高精度宏微复合运动平台
CN102969030A (zh) 平面型精密二维微位移台
CN110281036B (zh) 一种双测量的单驱动刚柔耦合运动平台
CN108386447A (zh) 一种刚柔耦合滑块及运动平台
CN108015564A (zh) 一种超声辅助克服摩擦直线运动平台
CN101567223A (zh) 高速大行程的气压半悬浮二自由度共基面运动工作台
CN201833188U (zh) 一种气浮式定位平台
CN102723296A (zh) 一种双层直线电机驱动的xy运动平台
CN216229283U (zh) 一种x/y两轴精密气浮运动平台
CN105765663B (zh) 一种高精度平面定位系统
CN108712052A (zh) 一种直线电机模组
CN106624979A (zh) 高速z轴加工装置及包含其的机床
CN217883187U (zh) 一种超大幅面架空龙门平台
CN214843321U (zh) 三轴中空精密运动台
CN217513457U (zh) 一种减震缓冲机构及具有导轨的减震缓冲设备
CN105772283A (zh) 一种双向进给装置
CN208057701U (zh) 一种刚柔耦合滑块及运动平台

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant