阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型新型涉及精密运动平台,可用于精密操作和宏微复合高速精密补偿,本实用新型具体涉及阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台。
【背景技术】
[0002]为了实现精密运动,精确、稳定的进给机构显得尤为重要,因为它与产品的质量密切相关。另外,复杂光学自由曲面由于体积小,高精度更是对微进给机构提出了严格的要求。微进给系统是加工此类产品的基础,其广泛应用于快刀伺服进给系统,微动工作台和宏微复合平台等中。传统的微进给装置通常采用固定频率设计,对材料特性和制造误差提出了极高的要求,尤其在加工不同产品时,其驱动频率通常会变化,使得固定频率的运动平台位移放大因子不一致,从而使得位移放大失真。
[0003]在先技术1:刚度可调节的快刀伺服器(实用新型专利申请号201210055119.X)实用新型了一种刚度可调的快刀伺服机构,该机构的原理是采用对称布置的柔性铰链,消除垂向伴生运动。刚度调节是通过安装在前面的压紧弹簧,只能通过更换弹簧来该改变刚度,不能连续可调。
[0004]在先技术2:—种基于柔性铰链放大机构的频率可调快刀伺服进给装置(实用新型申请号:201210250524.7)实用新型了一种基于柔性铰链弹片的快刀伺服机构,频率调节原理是通过弹片的张力,可以实现频率和刚度的连续可调。但是,该机构采用位移放大方式存在有应力集中的柔性铰链,影响机构的使用寿命。
[0005]在先技术3:基于应力刚化原理的刚度频率可调一维微动平台(实用新型申请号:201410214605.0)实用新型了一种基于预应力膜,频率可调,能根据不同的工况和驱动频率,可在工作前或工作过程中调节微动平台的固有频率,取消了柔性铰链放大机构,并采用音圈电机替代压电陶瓷,通过非接触的驱动和位移测量,实时判断载荷工况,并根据载荷工况的变化,动态调节驱动机构的频率,可以实现动态特性的智能匹配。虽然解决了上述两个问题,但是该机构在工作运动过程中会出现共振点,使其微动平台不可工作在任意频率点上,需要通过调节避开共振点,限定了工作频率范围。本实用新型增设了抗共振的结构,使微动平台可工作在任意频率点上而不产生无穷的振幅,无需避开共振点,可在任意频带上工作。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提出一种可在任意频率点上工作的阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,使微动平台在共振点也不会产生无穷的振幅,提高工作频率范围。
[0007]为达此目的,本实用新型采用以下技术方案:
[0008]阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,包括机架、弹片组、外框架、驱动器、工作平台、张紧力调节机构、微位移传感器和不可变阻尼;
[0009]所述运工作平台的两侧通过所述弹片组与所述外框架内壁连接,所述弹片组内的弹片为平行布置,且所述弹片的长度方向垂直于所述工作平台的运动方向;
[0010]所述外框架刚性固定于所述机架;
[0011]所述驱动器包括有定子和动子,所述的定子固定于所述机架或者所述外框架,所述动子固定在所述工作平台上;
[0012]所述外框架与所述弹片组连接处设有槽,使所述外框架内侧形成较薄的可变形的弹性件,所述外框架设有调节所述弹性件变形度的所述张紧力调节机构;
[0013]所述不可变阻尼设置于用于连接所述外框架与所述工作平台的任意部件上。
[0014]优选的,所述不可变阻尼设置于所述弹片组的表面。
[0015]优选的,所述不可变阻尼为阻尼涂料,所述阻尼涂料涂覆于所述弹片组的表面。
[0016]优选的,还包括微位移传感器,设于所述运动子平台的进给方向的端部。
[0017]优选的,所述微位移传感器为电容式传感器、电感式传感器或光栅尺等非接触式位移传感器。
[0018]优选的,所述弹片组、运动子平台和外框架为一体式结构。
[0019]优选的,所述张紧力调节机构为穿过所述槽的螺栓,其两端分别连接于所述槽的两侧。
[0020]优选的,所述张紧力调节机构为穿过所述槽的连接杆和用于调节预紧力动态的压电陶瓷驱动器,所述压电陶瓷驱动器的直线运动方向为所述弹片组的预变形方向。
[0021]本实用新型所提出的微动平台频率调节的技术原理为:预应力膜所构成的柔顺机构的固有频率与预应力膜的张力相关,通过调节预应力膜内的张紧力来调节机构的固有频率,满足不同工况的要求,在弹片上附设阻尼材料,使微动平台具有一定的阻尼,使微动平台在共振点也不会产生无穷的振幅,可在任意频率点上工作,无需调节避开共振点。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的一种实例的正视图;
[0023]图2是本实用新型的微动平台的弹片组、运动子平台和外框架的一体式结构示意图。
[0024]其中,机架1,槽2,弹片组201,运动子平台202,外框架203,定子301,动子302,工作平台4,弹性件5,微位移传感器6,张紧力调节机构7,不可变阻尼8,外框架203。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0026]阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,包括机架1、弹片组201、外框架203、驱动器、工作平台4、张紧力调节机构7、微位移传感器6和不可变阻尼8 ;
[0027]所述工作平台4的两侧通过所述弹片组201与所述外框架203内壁连接,所述弹片组201内的弹片为平行布置,且所述弹片的长度方向垂直于所述工作平台4的运动方向;
[0028]所述外框架203刚性固定于所述机架I ;
[0029]所述驱动器包括有定子301和动子302,所述的定子301固定于所述机架I或者所述外框架203,所述动子302固定在所述工作平台4上;
[0030]所述外框架203与所述弹片组201连接处设有槽2,使所述外框架203内侧形成较薄的可变形的弹性件5,所述外框架203设有调节所述弹性件5变形度的所述张紧力调节机构7 ;
[0031]所
述不可变阻尼8设置于用于连接所述外框架203与所述工作平台4的任意部件上。
[0032]如图1所示,所述驱动器驱动所述运动子平台202及与其连接的工作平台4产生微位移进给。在所述弹片组201的牵制作用下,所述运动部分在非进给方向的运动被抑制,所述工作平台4安装有刀具等功能组件,在所述驱动器的驱动作用下产生位移,完成相应的工艺动作,并通过所述张紧力调节机构7改变所述弹片组201的松紧程度可以改变上述微运动中的机构固有频率,从而改变所述工作平台4运动特性。
[0033]用于连接所述外框架203与所述工作平台4的任意部件上设置有不可变阻尼8,不可变阻尼8的作用是避免产生共振时频率无穷大,使微动平台在共振点也不会产生无穷的振幅,可在任意频率范围,无需通过调节来避开共振点,提高了工作频率范围。不可变阻尼8以用于连接所述外框架203与所述工作平台4的任意部件为载体,减少整个阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台的独立连接结构,减少微动频率范围因连接结构的增多而降低的影响,确保最大的工作频率范围。
[0034]优选的,所述不可变阻尼8设置于所述弹片组201的表面。如图1所示,安装方便,结构简单。
[0035]优选的,所述不可变阻尼8为阻尼涂料,所述阻尼涂料涂覆于所述弹片组201的表面。阻尼涂料由高分子树脂加入适量的填料以及辅助材料配制而成,是一种可涂覆在各种金属板状结构表面上,具有减振、绝热和一定密封性能的特种涂料。直接涂覆于弹片组201的表面即可,加工方便。
[0036]优选的,还包括微位移传感器6,设于所述运动子平台202的进给方向的端部。如图1所示,用于所述检测工作平台4的微位移。
[0037]优选的,所述微位移传感器6为电容式传感器、电感式传感器或光栅尺等非接触式位移传感器。
[0038]优选的,所述弹片组201、运动子平台202和外框架203为一体式结构。如图2所示,由整块材料经过铣削、电火花加工等方式获取,避免了零件的装配误差,可以提高平台运动精度。
[0039]优选的,所述张紧力调节机构7为穿过所述槽2的螺栓,其两端分别连接于所述槽2的两侧。如图1所示,所述螺栓可手动调节长度方向产生位移,改变所述弹性件5的变形度,进而改变弹片组201的弹片张紧力,实现对平台的结构固有频率的动态调整。
[0040]优选的,所述张紧力调节机构7为穿过所述槽2的连接杆和用于调节预紧力动态的压电陶瓷驱动器,所述压电陶瓷驱动器的直线运动方向为所述弹片组的预变形方向。,其两端分别连接于所述槽2的两侧。如图1所示,所述张紧力调节机构7包括连接杆和压电陶瓷驱动器。所述压电陶瓷驱动器在外加电压作用下可在连接杆的长度方向产生位移,改变所述弹性件5的变形度,进而改变所述弹片组201的弹片张紧力,实现对平台的结构固有频率的动态调整。
[0041]以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理,而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它【具体实施方式】,这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,其特征在于:包括机架、弹片组、外框架、驱动器、工作平台、张紧力调节机构、微位移传感器和不可变阻尼; 所述工作平台的两侧通过所述弹片组与所述外框架内壁连接,所述弹片组内的弹片为平行布置,且所述弹片的长度方向垂直于所述工作平台的运动方向; 所述外框架刚性固定于所述机架; 所述驱动器包括有定子和动子,所述的定子固定于所述机架或者所述外框架,所述动子固定在所述工作平台上; 所述外框架与所述弹片组连接处设有槽,使所述外框架内侧形成较薄的可变形的弹性件,所述外框架设有调节所述弹性件变形度的所述张紧力调节机构; 所述不可变阻尼设置于用于连接所述外框架与所述工作平台的任意部件上。2.根据权利要求1所述的阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,其特征在于:所述不可变阻尼设置于所述弹片组的表面。3.根据权利要求2所述的阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,其特征在于:所述不可变阻尼为阻尼涂料,所述阻尼涂料涂覆于所述弹片组的表面。4.根据权利要求1所述的阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,其特征在于:还包括微位移传感器,设于所述运动子平台的进给方向的端部。5.根据权利要求4所述的阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,其特征在于:所述微位移传感器为电容式传感器、电感式传感器或光栅尺等非接触式位移传感器。6.根据权利要求1或2所述的阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,其特征在于:所述弹片组、运动子平台和外框架为一体式结构。7.根据权利要求1所述的阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,其特征在于:所述张紧力调节机构为穿过所述槽的螺栓,其两端分别连接于所述槽的两侦U。8.根据权利要求1所述的阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,其特征在于:所述张紧力调节机构为穿过所述槽的连接杆和用于调节预紧力动态的压电陶瓷驱动器,所述压电陶瓷驱动器的直线运动方向为所述弹片组的预变形方向。
【专利摘要】阻尼弹片式刚度频率可调微运动平台,包括基座、弹片组、外框架、驱动器、工作平台、张紧力调节机构和微位移传感器;所述基座固定于底板,所述弹片组设于所述微动工作台的两侧,且所述弹片的长度方向垂直于所述微动工作台的运动方向,并将所述微动工作台固定于所述基座内;所述微动工作台在进给方向设有位移传感器,用于位移精密检测;同时在弹片上附设阻尼材料,使微动平台具有一定的阻尼,使微动平台在共振点也不会产生无穷的振幅;通过调节弹片的张紧力来调节机构的刚度和固有频率,满足不同工况的要求,并通过设置阻尼器,实现微动平台靠近共振区域时振幅仍然可控。
【IPC分类】B25H1/14
【公开号】CN204700851
【申请号】CN201520392879
【发明人】陈超然, 杨志军, 白有盾, 陈新, 高健, 陈新度, 贺云波, 陈云
【申请人】广东工业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月8日