動(dòng)態(tài)特性可調(diào)宏微一體化復(fù)合平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，尤其涉及動(dòng)態(tài)特性可調(diào)宏微一體化復(fù)合平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)產(chǎn)品的要求越來越高，促使生產(chǎn)商對(duì)產(chǎn)品的加工精度要求也越來越高，現(xiàn)有設(shè)備中高精度進(jìn)給運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的行程普遍較短，而大行程的普通宏運(yùn)動(dòng)設(shè)備的精度又無法滿足實(shí)際需求，如果采用專用的大行程高精度運(yùn)動(dòng)設(shè)備，產(chǎn)品的制造成本將大幅增加。針對(duì)上述現(xiàn)狀，一種能將大行程一般精度的宏運(yùn)動(dòng)和高精度小行程的微運(yùn)動(dòng)相復(fù)合的可以實(shí)現(xiàn)大行程高精度進(jìn)給，且具有多方向的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)越來越受到行業(yè)的青睞。
[0003]在先技術(shù):基于應(yīng)力剛化原理的剛度頻率可調(diào)一維微動(dòng)平臺(tái)(實(shí)用新型申請(qǐng)?zhí)?201410214605.0)實(shí)用新型了一種基于預(yù)應(yīng)力膜，頻率可調(diào)，能根據(jù)不同的工況和驅(qū)動(dòng)頻率，可在工作前或工作過程中調(diào)節(jié)微動(dòng)平臺(tái)的固有頻率，取消了柔性鉸鏈放大機(jī)構(gòu)，并采用音圈電機(jī)替代壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，通過非接觸的驅(qū)動(dòng)和位移測量，實(shí)時(shí)判斷載荷工況，并根據(jù)載荷工況的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的頻率，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)特性的智能匹配。由于沒有施加足夠的阻尼，該機(jī)構(gòu)在共振區(qū)可能會(huì)實(shí)現(xiàn)振幅不可控的情況，使其微動(dòng)平臺(tái)不可工作在任意頻率點(diǎn)上，需要通過調(diào)節(jié)避開共振點(diǎn)，限定了工作頻率范圍。本實(shí)用新型增設(shè)了抗共振結(jié)構(gòu)，使微動(dòng)平臺(tái)可工作在任意頻率點(diǎn)上而不產(chǎn)生無窮的振幅，無需避開共振點(diǎn)，可在任意頻帶上工作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)一維宏微運(yùn)動(dòng)的大行程高精度且在任意工作頻率上的進(jìn)給。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提出可在任意頻率點(diǎn)上工作的動(dòng)態(tài)特性可調(diào)宏微一體化復(fù)合平臺(tái)，通過復(fù)合運(yùn)動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)高速精密運(yùn)動(dòng)，同時(shí)設(shè)置有可變阻尼器，使微動(dòng)平臺(tái)在任意頻率下能傳遞宏動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)且隔離振動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)高精度的位移補(bǔ)償，同時(shí)可變阻尼器的阻尼大小與剛度頻率參數(shù)配合，實(shí)現(xiàn)共振區(qū)振幅可控，提高工作頻率范圍。
[0005]為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]動(dòng)態(tài)特性可調(diào)宏微一體化復(fù)合平臺(tái)，包括基座、宏動(dòng)外框架和微動(dòng)平臺(tái)；
[0007]所述宏動(dòng)外框架與所述微動(dòng)平臺(tái)形成一體化平臺(tái)，所述微動(dòng)平臺(tái)設(shè)置在所述宏動(dòng)外框架的框架內(nèi)部，所述微動(dòng)平臺(tái)包括用于放置工件的核心平臺(tái)、用于限位的彈片組、用于抗共振的可變阻尼器和用于檢測所述核心平臺(tái)一維微位移的位移傳感器，所述核心平臺(tái)通過所述彈片組連接于所述宏動(dòng)外框架；所述位移傳感器設(shè)置于所述核心平臺(tái)上，位移測量方向與所述核心平臺(tái)的進(jìn)給方向一致，所述可變阻尼器設(shè)置于宏動(dòng)平臺(tái)外框架和所述微動(dòng)平臺(tái)之間，并分別與所述宏動(dòng)外框架及所述微動(dòng)平臺(tái)相連接；
[0008]所述基座上設(shè)置有導(dǎo)軌、滑塊和U型直線電機(jī)，所述滑塊可滑動(dòng)于所述導(dǎo)軌，所述U型直線電機(jī)包括定子、宏動(dòng)外框架動(dòng)子、微動(dòng)平臺(tái)動(dòng)子和連接件，宏運(yùn)動(dòng)和微運(yùn)動(dòng)共用同一個(gè)所述定子；
[0009]所述宏動(dòng)外框架固定安裝于所述滑塊，并通過所述連接件連接于所述宏動(dòng)外框架動(dòng)子，由所述宏動(dòng)外框架動(dòng)子、所述微動(dòng)平臺(tái)動(dòng)子和所述定子控制其滑動(dòng)于所述導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)宏運(yùn)動(dòng)；
[0010]所述核心平臺(tái)通過所述連接件固定于所述微動(dòng)平臺(tái)動(dòng)子，并由所述微動(dòng)平臺(tái)動(dòng)子控制其在所述定子的微運(yùn)動(dòng)。
[0011]更進(jìn)一步說明，所述可變阻尼器為擠壓型阻尼器或電/磁流變阻尼器。
[0012]更進(jìn)一步說明，所述可變阻尼器為剪切型阻尼器。
[0013]更進(jìn)一步說明，所述彈片組、所述核心平臺(tái)和所述宏動(dòng)外框架為一體式結(jié)構(gòu)。
[0014]更進(jìn)一步說明，所述核心平臺(tái)的兩側(cè)通過所述彈片組與所述宏動(dòng)外框架內(nèi)壁連接，所述彈片組為平行布置，且所述彈片的長度方向垂直于所述核心平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向。
[0015]更進(jìn)一步說明，所述宏動(dòng)外框架與所述彈片組連接處設(shè)有槽，使所述宏動(dòng)外框架內(nèi)側(cè)形成較薄的可變形的彈性件，所述宏動(dòng)外框架設(shè)有調(diào)節(jié)所述彈性件變形度的頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0016]更進(jìn)一步說明，所述頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為穿過所述槽的螺栓，其兩端分別連接于所述槽的兩側(cè)。
[0017]更進(jìn)一步說明，所述頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括穿過所述槽的連接桿和用于調(diào)節(jié)預(yù)緊力動(dòng)態(tài)的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的直線運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樗鰪椘M的預(yù)變形方向。用于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)所述彈片組的預(yù)緊力并進(jìn)而調(diào)整微動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)特性。
[0018]更進(jìn)一步說明，所述位移傳感器為差動(dòng)電容傳感器或光電傳感器。
[0019]本實(shí)用新型提出動(dòng)態(tài)特性宏微一體化復(fù)合平臺(tái)，當(dāng)宏微平臺(tái)動(dòng)子同時(shí)驅(qū)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)整體大范圍的高速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偏差時(shí)，微動(dòng)平臺(tái)由于慣量小、無摩擦、通過彈性變形實(shí)現(xiàn)精密位移輸出，可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)高頻運(yùn)動(dòng)偏差補(bǔ)償。通過復(fù)合運(yùn)動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)高速精密運(yùn)動(dòng)，安裝使用方式與傳統(tǒng)平臺(tái)一致，方便推廣應(yīng)用，同時(shí)設(shè)置有剛度、頻率調(diào)節(jié)和可變阻尼器，使微動(dòng)平臺(tái)在任意頻率下能傳遞宏動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)但阻隔振動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)高精度的位移補(bǔ)償，同時(shí)可變阻尼器的阻尼大小與剛度頻率參數(shù)配合，實(shí)現(xiàn)共振區(qū)振幅可控，提高工作頻率范圍。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的一體化平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中:基座1、宏動(dòng)外框架2、微動(dòng)平臺(tái)3、核心平臺(tái)31、彈片組32、導(dǎo)軌11、滑塊12、U型直線電機(jī)13、定子131、宏動(dòng)外框架動(dòng)子132、微動(dòng)平臺(tái)動(dòng)子133、連接件134、槽33、位移傳感器34、可變阻尼器35、彈性件21、頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)22、螺栓/連接桿221、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器222。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0026]如圖1或圖2或圖3所示，阻尼式宏微一體化復(fù)合平臺(tái)，包括基座1、宏動(dòng)外框架2和微動(dòng)平臺(tái)3 ；
[0027]所述宏動(dòng)外框架2與所述微動(dòng)平臺(tái)3形成一體化平臺(tái)，所述微動(dòng)平臺(tái)3設(shè)置在所述宏動(dòng)外框架2的框架內(nèi)部，所述微動(dòng)平臺(tái)3包括用于放置工件的核心平臺(tái)31、用于限位的彈片組32、用于抗共振的可變阻尼器34和用于檢測所述核心平臺(tái)31微位移的位移傳感器35，所述核心平臺(tái)31通過所述彈片組32連接于所述宏動(dòng)外框架2，所述可變阻尼器34設(shè)置于所述宏動(dòng)外框架2和核心平臺(tái)31之間，并分別與所述宏動(dòng)外框架2及所述微動(dòng)平臺(tái)3中的核心平臺(tái)31相連接，產(chǎn)生作用在核心平臺(tái)31上的阻尼力；所述位移傳感器35設(shè)于所述可變阻尼器34內(nèi)部，
[0028]所述基座I上設(shè)置有導(dǎo)軌11、滑塊12和U型直線電機(jī)13，所述滑塊12可滑動(dòng)于所述導(dǎo)軌11，所述U型直線電機(jī)13包括定子131、宏動(dòng)外框架動(dòng)子132、微動(dòng)平臺(tái)動(dòng)子133和連接件134，宏運(yùn)動(dòng)和微運(yùn)動(dòng)共用同一個(gè)所述定子131 ；
[0029]所述宏動(dòng)外框架2固定安裝于所述滑塊13，并通過所述連接件134連接于所述宏動(dòng)外框架動(dòng)子132，由所述宏動(dòng)外框架動(dòng)子132、所述微動(dòng)平臺(tái)動(dòng)子133和所述定子121控制其滑動(dòng)于所述導(dǎo)軌11實(shí)現(xiàn)宏運(yùn)動(dòng)；
[0030]所述核心平臺(tái)31通過所述連接件134固定于所述微動(dòng)平臺(tái)動(dòng)子1