CN210757607U - 一种具有双位移的二维精密微动工作台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有双位移的二维精密微动工作台，它包括底座，所述底座的顶部通过底层片簧组支撑安装有中层工作台，所述中层工作台的顶部通过顶层片簧组支撑安装有上层工作台，所述中层工作台的侧壁上固定有第一楔形块，所述第一楔形块与用于驱动其沿Y向微动的Y向楔形机构相配合；所述上层工作台的侧壁上固定有第二楔形块，所述第二楔形块与用于驱动其沿X向微动的X向楔形机构相配合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种精密设备，具体为一种具有双位移的二维精密微动工作台。
背景技术
微纳定位技术是现代高新科技和现代工业中的一项关键技术，在精密制造、超精密测量和微操纵等诸多领域有着广泛的应用。 近年来， 对微纳定位技术提出了大行程、高精度、小体积和快速响应等更高的要求，其中对定位精度和分辨率的要求达到了纳米量级。
实用新型内容
考虑到目前市面上的微动工作台制造成本过高，使用较为繁琐等不足，本实用新型设计了一种具有双位移的二维精密微动工作台。该装置满不仅足了工作台高精度、小体积等要求，并且简单、实用，节约了制造成本，提高了厂家的工作效率。
为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种具有双位移的二维精密微动工作台，它包括底座，所述底座的顶部通过底层片簧组支撑安装有中层工作台，所述中层工作台的顶部通过顶层片簧组支撑安装有上层工作台，所述中层工作台的侧壁上固定有第一楔形块，所述第一楔形块与用于驱动其沿Y向微动的Y向楔形机构相配合；所述上层工作台的侧壁上固定有第二楔形块，所述第二楔形块与用于驱动其沿X向微动的X向楔形机构相配合。
所述底层片簧组包括第一片簧、第二片簧、第三片簧和第四片簧；所述第一片簧和第二片簧布置在底座和中层工作台的同一侧，所述第三片簧和第四片簧布置在与第一片簧和第二片簧相对的一侧。
所述顶层片簧组包括第五片簧、第六片簧、第七片簧和第八片簧；所述第五片簧和第六片簧固定在中层工作台和上层工作台的同一侧，所述第七片簧和第八片簧布置在与第五片簧和第六片簧相对的一侧。
所述底层片簧组和顶层片簧组的片簧沿着底座的四边呈相邻布置。
所述Y向楔形机构包括第一螺旋测微器，所述第一螺旋测微器的测量杆末端连接有用于和第一楔形块相配合的X向移动楔形块构成楔形面配合。
所述X向楔形机构包括第二螺旋测微器，所述第二螺旋测微器的测量杆末端连接有用于和第二楔形块相配合的Y向移动楔形块构成楔形面配合。
所述Y向楔形机构和X向楔形机构呈相邻布置。
所述底层片簧组和顶层片簧组的片簧都采用薄弹簧片，在其中间部位设置有加强板。
本实用新型有如下有益效果：
1、通过采用上述结构的二维精密微动工作台，能够实现双位移的二维移动，不仅足了工作台高精度、小体积等要求，并且简单、实用，节约了制造成本，提高了厂家的工作效率。
2、通过采用高精度的螺旋测微器配合楔形传动的方式大大的提高了传动精度，使得工作台的调节精度达到10-7m。
3、通过横向和纵向的螺旋测微器以及两个方向的楔形传动配合，最终实现二维平面内部的精确位置调节。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型专利的原理图。
图2是本实用新型的俯视图。
图3是本实用新型的主视图。
图4是本实用新型的左视图。
图5是本实用新型楔形机构Y方向上的位移原理图。
图6是本实用新型三维整体结构图。
图中：第五片簧1、X向移动楔形块2、第一螺旋测微器3、第一楔形块4、第六片簧5、第一片簧6、Y向移动楔形块7、第二螺旋测微器8、第二楔形块9、第二片簧10、底座11、中层工作台12、第七片簧13、上层工作台14、第八片簧15、第三片簧16和第四片簧17。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-6，一种具有双位移的二维精密微动工作台，它包括底座11，所述底座11的顶部通过底层片簧组支撑安装有中层工作台12，所述中层工作台12的顶部通过顶层片簧组支撑安装有上层工作台14，所述中层工作台12的侧壁上固定有第一楔形块4，所述第一楔形块4与用于驱动其沿Y向微动的Y向楔形机构相配合；所述上层工作台14的侧壁上固定有第二楔形块9，所述第二楔形块9与用于驱动其沿X向微动的X向楔形机构相配合。通过采用上述结构的二维精密微动工作台，能够实现双位移的二维移动，不仅足了工作台高精度、小体积等要求，并且简单、实用，节约了制造成本，提高了厂家的工作效率。
进一步的，所述底层片簧组包括第一片簧6、第二片簧10、第三片簧16和第四片簧17；所述第一片簧6和第二片簧10布置在底座11和中层工作台12的同一侧，所述第三片簧16和第四片簧17布置在与第一片簧6和第二片簧10相对的一侧。通过上述的底层片簧组保证了与底座11相连的中层工作台12能够沿着Y向移动。进而实现Y向的位移调节。
进一步的，所述顶层片簧组包括第五片簧1、第六片簧5、第七片簧13和第八片簧15；所述第五片簧1和第六片簧5固定在中层工作台12和上层工作台14的同一侧，所述第七片簧13和第八片簧15布置在与第五片簧1和第六片簧5相对的一侧。通过上述的顶层片簧组保证了与中层工作台12相连的上层工作台14能够沿着X向移动。进而实现X向的位移调节。
进一步的，所述底层片簧组和顶层片簧组的片簧沿着底座11的四边呈相邻布置。通过采用相邻的布置方式，保证了不同层的工作分别实现相应的平面移动。
进一步的，所述Y向楔形机构包括第一螺旋测微器3，所述第一螺旋测微器3的测量杆末端连接有用于和第一楔形块4相配合的X向移动楔形块2构成楔形面配合。通过上述的结构能够实现中层工作台的Y方向调节，在工作过程中，通过第一螺旋测微器3驱动X向移动楔形块2，再由X向移动楔形块2与第一楔形块4相配合，进而驱动中层工作台12实现Y向移动。
进一步的，所述X向楔形机构包括第二螺旋测微器8，所述第二螺旋测微器8的测量杆末端连接有用于和第二楔形块9相配合的Y向移动楔形块7构成楔形面配合。通过上述的结构能够实现上层工作台的X方向调节，在工作过程中，通过第二螺旋测微器8驱动Y向移动楔形块7，再由Y向移动楔形块7与第二楔形块9相配合，进而驱动上层工作台14实现X向移动。
进一步的，所述Y向楔形机构和X向楔形机构呈相邻布置。进而能够实现不同方向的调节。
进一步的，所述底层片簧组和顶层片簧组的片簧都采用薄弹簧片，在其中间部位设置有加强板。通过上述的薄弹簧片能够保证在调节过程中，实现微小的变形，进而实现位移的调节。
实施例2：
所述双位移的二维精密微动工作台的使用方法，它包括以下步骤：
Step1：先转动第一螺旋测微器3，通过第一螺旋测微器3驱动其末端的X向移动楔形块2，通过X向移动楔形块2与固定在中层工作台12上的第一楔形块4相配合，进而通过楔形面传动方式驱动第一楔形块4沿Y方向移动，实现第一次位移；
Step2：第一楔形块4与中层工作台12固定相连，第一楔形块4的Y方向移动将驱动中层工作台12沿Y方向移动，实现第二次位移；
Step3：转动第二螺旋测微器8，通过第二螺旋测微器8驱动其末端的Y向移动楔形块7，通过Y向移动楔形块7与固定在上层工作台14上的第二楔形块9相配合，进而通过楔形面传动方式驱动第二楔形块9沿X方向移动，实现第三次位移；
Step4：第二楔形块9与上层工作台14固定相连，第二楔形块9的X方向移动将驱动上层工作台14沿X方向移动，实现第四次位移。
进一步的，所述Step1中X向移动楔形块2沿X方向位移为△x，则第一楔形块4沿Y方向移动的距离为△y=∆x tanα，即此时中层工作台12沿Y方向移动的距离为△y；
进一步的，所述Step3中Y向移动楔形块7沿Y方向位移为△y1，则第二楔形块9沿X方向移动的距离为△x1=△y1 tanα，即此时上层工作台14沿X方向移动的距离为△x1；
进一步的，所述α为第一楔形块4和第二楔形块9上构成楔形配合的锐角的角度值。
楔形块移动原理：如下图5所示，Y向移动楔形块7在Y方向移动△y，则第二楔形块9在X方向移动△x，第二楔形块9的锐角为α，△x/△y= tanα，则△x=△y tanα，△x即上层工作台14在X方向位移距离。
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可动刻度有50个等分刻度，准确到0.01mm。能再估读一位，可读到毫米的千分位。当楔形块α=45°，△x/△y =1，工作台调整精度为：10-6m，当α≈5°时，△x/△y =0.087489，工作台调整精度到10-7m ，可精确到100nm左右的位移调整。
Claims (8)
1.一种具有双位移的二维精密微动工作台，其特征在于：它包括底座（11），所述底座（11）的顶部通过底层片簧组支撑安装有中层工作台（12），所述中层工作台（12）的顶部通过顶层片簧组支撑安装有上层工作台（14），所述中层工作台（12）的侧壁上固定有第一楔形块（4），所述第一楔形块（4）与用于驱动其沿Y向微动的Y向楔形机构相配合；所述上层工作台（14）的侧壁上固定有第二楔形块（9），所述第二楔形块（9）与用于驱动其沿X向微动的X向楔形机构相配合。
2.根据权利要求1所述一种具有双位移的二维精密微动工作台，其特征在于：所述底层片簧组包括第一片簧（6）、第二片簧（10）、第三片簧（16）和第四片簧（17）；所述第一片簧（6）和第二片簧（10）布置在底座（11）和中层工作台（12）的同一侧，所述第三片簧（16）和第四片簧（17）布置在与第一片簧（6）和第二片簧（10）相对的一侧。
3.根据权利要求1所述一种具有双位移的二维精密微动工作台，其特征在于：所述顶层片簧组包括第五片簧（1）、第六片簧（5）、第七片簧（13）和第八片簧（15）；所述第五片簧（1）和第六片簧（5）固定在中层工作台（12）和上层工作台（14）的同一侧，所述第七片簧（13）和第八片簧（15）布置在与第五片簧（1）和第六片簧（5）相对的一侧。
4.根据权利要求1所述一种具有双位移的二维精密微动工作台，其特征在于：所述底层片簧组和顶层片簧组的片簧沿着底座（11）的四边呈相邻布置。
5.根据权利要求1所述一种具有双位移的二维精密微动工作台，其特征在于：所述Y向楔形机构包括第一螺旋测微器（3），所述第一螺旋测微器（3）的测量杆末端连接有用于和第一楔形块（4）相配合的X向移动楔形块（2）构成楔形面配合。
6.根据权利要求1所述一种具有双位移的二维精密微动工作台，其特征在于：所述X向楔形机构包括第二螺旋测微器（8），所述第二螺旋测微器（8）的测量杆末端连接有用于和第二楔形块（9）相配合的Y向移动楔形块（7）构成楔形面配合。
7.根据权利要求1所述一种具有双位移的二维精密微动工作台，其特征在于：所述Y向楔形机构和X向楔形机构呈相邻布置。
8.根据权利要求1所述一种具有双位移的二维精密微动工作台，其特征在于：所述底层片簧组和顶层片簧组的片簧都采用薄弹簧片，在其中间部位设置有加强板。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113091661A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-09 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 用于获取ct设备测量孔径位置度准确性的试块及其测量方法 |
| CN114248241A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-29 | 上海卫星装备研究所 | 六自由度卫星控制力矩陀螺安装设备 |
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2019
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| CN114248241A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-29 | 上海卫星装备研究所 | 六自由度卫星控制力矩陀螺安装设备 |
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