CN221097365U - 一种基于微位移致动器的双级位移调节机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，包括底座、设于底座的一级位移输出结构和二级微位移输出结构；所述一级位移输出结构具备直线输出端，所述直线输出端装有托架，所述托架与底座滑动连接；所述托架构造成二级微位移输出结构的支撑平台，所述二级微位移输出结构具备所述支撑平台、微位移输出端，所述微位移输出端与底座滑动连接。该调节机构能实现较大位移和微量位移的双重输出，且整体结构精简、成本相对较低，具备广泛的市场前景。

Description

一种基于微位移致动器的双级位移调节机构

技术领域

本实用新型涉及位移调整技术领域，具体为一种基于微位移致动器的双级位移调节机构。

背景技术

微位移致动器是一类能够实现微量位移输出的执行器，在工业领域发挥着重要作用，如超精加工、显微分析、集成电路加工过程中，经常需要用到微位移致动器以获得微量位移。

虽然微位移致动器具备微量输出位移的有益效果，但有时在不同的加工场景下，针对不同的加工工件，需要微位移及较大位移的叠加输出。为此，如何将微位移和较大位移输出集合构造，以研发出两者兼备的双级位移输出机构，也是行业内技术人员需要研究的方向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，以解决上述背景技术提出的将微位移和较大位移输出集合于一机构的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，包括底座、设于底座的一级位移输出结构和二级微位移输出结构；所述一级位移输出结构具备直线输出端，所述直线输出端装有托架，所述托架与底座滑动连接；所述托架构造成二级微位移输出结构的支撑平台，所述二级微位移输出结构具备所述支撑平台、微位移输出端，所述微位移输出端与底座滑动连接。

优选地，所述一级位移输出结构包括第一电机、丝杠以及所述托架，所述第一电机装于所述底座，所述丝杠的螺杆连接于第一电机的输出端，所述第一丝杠的螺母装于托架。

优选地，所述二级微位移输出结构包括所述支撑平台、多根弹性球铰连杆、第二电机、联动轴套、动平台以及所述微位移输出端，所述弹性球铰连杆的一端固定连接支撑平台、另一端固定连接动平台，所述联动轴套的一端与第二电机输出端滑动连接、另一端与动平台固定连接，所述微位移输出端通过轴承装于动平台。

优选地，弹性球铰连杆的一端构造出第一弹性球铰，所述弹性球铰连杆的另一端构造出第二弹性球铰，所述第一弹性球铰靠近支撑平台设置并外露出支撑平台，所述第二弹性球铰靠近动平台设置并外露出动平台。

优选地，所述第一弹性球铰为开设在弹性球铰连杆一端外侧壁上的环状凹槽；所述第二弹性球铰为开设在弹性球铰连杆另一端外侧壁上的环状凹槽。

优选地，所述弹性球铰连杆的数量不少于三根，所述弹性球铰连杆相互平行，所述弹性球铰连杆围绕第二电机呈周向分布。

优选地，所述轴承为止推轴承，所述止推轴承装于动平台的顶面和微位移输出端的底面之间，微位移输出端通过止推轴承与动平台实现相对转动连接。

优选地，所述第二电机为伺服电机，所述伺服电机的输出轴轴线与支撑平台的轴线重合。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，通过将一级位移输出结构和二级微位移输出结构进行结合，获得了双级位移输出，且整体结构简洁、紧凑；

2、本实用新型中，利用托架将一级位移输出结构和二级微位移输出结构构造成了一个整体式机构，而并非两个单独结构，由此而实现了双级位移输出调节；

3、本实用新型中的一级位移输出结构具备由第一电机带动的丝杠，整体可获得较大输出位移，而二级微位移输出结构具备由第二电机间接带动的最终输出微量位移的位移输出平台，由此可获得机构在较大位移的基础上，进行微量位移的调整；

4、本实用新型中，二级微位移输出结构采用机械结构便可实现微量位移的调整，且整体结构简洁、紧凑，还有区别于现有常见的陶瓷式微位移致动器，相对而言，整体耐用度高，成本相对较低。

附图说明

图1为一种实施例中的基于微位移致动器的双级位移调节机构的俯视结构示意图。

图2为一种实施例中的基于微位移致动器的双级位移调节机构的二级微位移输出结构的立体示意图。

图3为一种实施例中的基于微位移致动器的双级位移调节机构的底座的俯视示意图。

图中所示：

底座1、托架2、微位移输出端3、第一电机4、螺杆5、螺母6、弹性球铰连杆7、第二电机8、联动轴套9、动平台10、轴承11、第一弹性球铰12、第二弹性球铰13、滑轨14。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面以图1-3所示的实施例，来详细介绍本实用新型的基于微位移致动器的双级位移调节机构。

在本实施例中，所述基于微位移致动器的双级位移调节机构，包括底座1、设于底座1的一级位移输出结构和二级微位移输出结构，其中一级位移输出结构提供较大位移输出，而二级微位移输出结构提供微量位移输出。

具体地，所述一级位移输出结构具备直线输出端，该直线输出端输出直线运动，提供较大位移输出，可快速达到指定位置。

在本实施例中，所述直线输出端装有托架2，所述托架2与底座1滑动连接，由此在输出直线运动时，通过滑动连接而实现稳定、平滑直线输出。

作为一级位移输出结构和二级微位移输出结构的共用结构，所述托架2构造成二级微位移输出结构的支撑平台，所述二级微位移输出结构具备所述支撑平台、微位移输出端3，所述微位移输出端3与底座1滑动连接。由此通过微位移输出端3与底座1的滑动连接，实现微位移的稳定、平滑微位移输出。

本实用新型通过共用结构托架2的设置，使得一级位移输出结构和二级微位移输出结构进行了紧凑结合，成为了一个完整的机构，整体优化了机构的紧凑性。

具体地，在本实施例中，下面详细介绍所述一级位移输出结构的具体设置。在本实施例中，所述一级位移输出结构包括第一电机4、丝杠以及所述托架2。其中所述第一电机4通过其外壳体固定安装于所述底座1上，需要说明的是，所述第一电机4的选择性较为宽广，可以是伺服电机、步进电机等。而所述丝杠的螺杆5连接于第一电机4的输出端，所述第一丝杠的螺母6固定装于托架2，而所述的托架2上设置有过孔以供螺杆5自由穿行。

在实际使用时，第一电机4启动，其输出端带动螺杆5进行旋转，螺杆5与螺母6螺旋配合，在螺杆5的旋转作用下，螺母6带着托架2沿着底座1进行直线滑动，由此获得一级较大位移输出。

为实现托架2与底座1的滑动配合，所述底座1上设置有对称的滑轨14，而所述的托架2的底部则配设有滑槽(未示出)，由此滑槽与滑轨14滑动配合，进而实现托架2的直线滑动。需要说明的是，所述滑轨14和滑槽均沿着位移输出的方向设置。

对于所述二级微位移输出结构，下面也进行具体介绍。参考图1、图2、图3所示，在本实施例中，所述二级微位移输出结构包括所述支撑平台(托架2)、多根弹性球铰连杆7、第二电机8、联动轴套9、动平台10以及所述微位移输出端3。所述弹性球铰连杆7的一端固定连接支撑平台、另一端固定连接动平台10。所述联动轴套9的一端与第二电机8输出端滑动连接、另一端与动平台10固定连接。所述微位移输出端3通过轴承11装于动平台10，同时微位移输出端3的底部还通过滑槽与底座1上的滑轨14滑动连接。

在本实施例中，对于第二电机8的选择，优选输出精度精准且易于控制的伺服电机，以更利于获得高精度的微位移输出。且所述伺服电机的输出轴轴线与支撑平台的轴线重合。

所述弹性球铰连杆7的一端构造出第一弹性球铰12，所述弹性球铰连杆7的另一端构造出第二弹性球铰13，所述第一弹性球铰12靠近支撑平台设置并外露出支撑平台，所述第二弹性球铰13靠近动平台10设置并外露出动平台10。具体地，弹性球铰的结构，在本实施例中，所述第一弹性球铰12为开设在弹性球铰连杆7一端外侧壁上的环状凹槽；所述第二弹性球铰13为开设在弹性球铰连杆7另一端外侧壁上的环状凹槽。对于环状凹槽的横截面，在本实施例中，优选半圆弧状横截面设置，该结构和形状的环状凹槽更有利于形成弹性球铰。由此在弹性球铰连杆7本身为钢制弹性体杆件的前提下，上下设置环状凹槽后，更利于在实际使用过程中的旋转微量偏斜。

对于所述弹性球铰连杆7的数量及排布，在本实施例中，所述弹性球铰连杆7的数量不少于三根，所述弹性球铰连杆7相互平行，所述弹性球铰连杆7围绕第二电机8呈周向分布。

在本实施例中，所述轴承11为止推轴承，所述止推轴承装于动平台10的顶面和微位移输出端3的底面之间，微位移输出端3通过止推轴承与动平台10实现相对转动连接，也就是通过轴承11的旋转来消耗动平台10的回转，而只传递至微位移输出端3轴向微位移。

本实施例中，为实现联动轴套9与伺服电机输出端之间的滑动连接，是按照如下结构进行设置：通过在伺服电机的输出轴设置竖直方向的轴键，在联动轴套9的内侧壁开设长度大于轴键长度的轴键槽，伺服电机带动联动轴套9同步转动时，动平台10在竖向方向上移动位置，动平台10带动联动轴套9进行竖向位移，由于轴键槽的长度大于轴键的长度，因此联动轴套9始终套接在伺服电机的输出轴上。

在本实施例中，所述联动轴套9与动平台10固定连接后，所述联动轴套9的轴线与动平台10的轴线重合。

下面具体介绍本实用新型二级微位移输出结构的工作过程及工作原理：

首先，利用伺服控制器发出指定脉冲数，使伺服电机根据脉冲数作微角度转动，以至于伺服电机的输出端带动联动轴套9偏转指定角度；

然后，联动轴套9带着动平台10旋转，使得弹性球铰连杆7由竖直状态转化为倾斜状态，动平台10会同时产生微小轴向移动，通过轴承11将动平台10的旋转运动修正，使微位移输出端3产生微小方向位移；

通过伺服电机使动平台10进行高度调节时，动平台10的高度下降，使动平台10带动下方的联动轴套9移动，通过在轴键槽的竖直方向预留一定空间，使伺服电机的输出轴通过轴键始终容置在轴键槽内，以便于保证动平台10移动时伺服电机和联动轴套9的配合。

本实用新型基于微位移致动器的双级位移调节机构，将一级位移输出结构和二级微位移输出结构合体设计于一调节机构中，实现了后端的较大位移输出以及前端的微量位移输出，且在微量位移输出时是通过机械式结构而实现，且整体结构精简、成本相对较低，有利于工业领域中的推广使用。

在使用时，一级位移输出结构先获得较大位移输出，使得快速到达预定位置附近，随后启动二级微位移输出结构，获得精准的位置调节，以实现精准到位。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，其特征在于：包括底座、设于底座的一级位移输出结构和二级微位移输出结构；所述一级位移输出结构具备直线输出端，所述直线输出端装有托架，所述托架与底座滑动连接；所述托架构造成二级微位移输出结构的支撑平台，所述二级微位移输出结构具备所述支撑平台、微位移输出端，所述微位移输出端与底座滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，其特征在于：所述一级位移输出结构包括第一电机、丝杠以及所述托架，所述第一电机装于所述底座，所述丝杠的螺杆连接于第一电机的输出端，所述丝杠的螺母装于托架。

3.根据权利要求2所述的一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，其特征在于：所述二级微位移输出结构包括所述支撑平台、多根弹性球铰连杆、第二电机、联动轴套、动平台以及所述微位移输出端，所述弹性球铰连杆的一端固定连接支撑平台、另一端固定连接动平台，所述联动轴套的一端与第二电机输出端滑动连接、另一端与动平台固定连接，所述微位移输出端通过轴承装于动平台。

4.根据权利要求3所述的一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，其特征在于：弹性球铰连杆的一端构造出第一弹性球铰，所述弹性球铰连杆的另一端构造出第二弹性球铰，所述第一弹性球铰靠近支撑平台设置并外露出支撑平台，所述第二弹性球铰靠近动平台设置并外露出动平台。

5.根据权利要求4所述的一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，其特征在于：所述第一弹性球铰为开设在弹性球铰连杆一端外侧壁上的环状凹槽；所述第二弹性球铰为开设在弹性球铰连杆另一端外侧壁上的环状凹槽。

6.根据权利要求3所述的一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，其特征在于：所述弹性球铰连杆的数量不少于三根，所述弹性球铰连杆相互平行，所述弹性球铰连杆围绕第二电机呈周向分布。

7.根据权利要求3或6所述的一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，其特征在于：所述轴承为止推轴承，所述止推轴承装于动平台的顶面和微位移输出端的底面之间，微位移输出端通过止推轴承与动平台实现相对转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于微位移致动器的双级位移调节机构，其特征在于：所述第二电机为伺服电机，所述伺服电机的输出轴轴线与支撑平台的轴线重合。