CN101149979B - 一种基于柔顺机构的精密旋转定位平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于柔顺机构的精密旋转定位平台，由基座、运动平台、导向机构以及两组驱动装置组成；所述基座、运动平台、导向机构由一块材料加工而成，为整体式免装配柔顺机构；所述基座中相对的两边处各设有一个圆孔，用于安装两组驱动装置；两组驱动装置分布在运动平台的两对边处，且错位分布；任意一组驱动装置中，两滚珠及弹簧均安装在所述圆孔中；伸缩制动器通过固定件固定在基座上，伸缩制动器的前端压紧在滚珠上，滚珠压紧在弹簧上，弹簧压紧在滚珠上，滚珠压紧在运动平台上。本发明的优点是定位平台能够在低精度的输入下，获得高精度的输出，简化平台的控制和操作；大幅度降低了平台的成本，增强了平台的通用型。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于柔顺机构的精密旋转定位平台，具体是一种可实现绕Z轴转动的角度精细调整柔顺精密定位平台。
背景技术
目前，旋转定位平台通常都采用电机驱动，或者蜗轮和蜗杆驱动，这种平台中心通常都有一根轴，工作台在外力的驱动下围绕轴作旋转运动。由于这类平台都为刚性机构，存在一定的配合间隙，旋转精度一般只能达到毫弧度级。随着精密定位技术的发展，对旋转定位平台的定位精度有了更高的要求，要求平台的定位精度达到微弧度级，传统的刚性旋转平台很难满足要求。而目前较为常用的采用压电陶瓷直接驱动柔顺精密定位平台的方法，虽然能够到达很高的定位精度，但造价昂贵，成本很高，维护也比较困难。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术所存在的上述缺点，提供一种基于柔顺机构的精密旋转定位平台。本发明采用柔顺位移缩放机构，使平台能够在低精度的输入下，获得高精度的输出。
为达到上述目的，本发明采取了下述技术方案：
一种基于柔顺机构的精密旋转定位平台，包括基座1、运动平台3、导向机构2以及两组驱动装置。包括基座1、运动平台3、导向机构2以及两组驱动装置组成。基座1、运动平台3以及导向机构2由一块材料加工而成，为整体式免装配柔顺机构。两组驱动装置的组成和结构完全相同中，其中一组由伸缩制动器4、固定件5、两个滚珠7、9及弹簧8组成。基座1中相对的两边处各设有圆孔6、圆孔12，用于安装两组驱动装置；两组驱动装置分布在运动平台3的两对边处，且错位分布；所述的一组驱动装置中，两滚珠7、9及弹簧8均安装在圆孔6中；伸缩制动器4通过固定件5固定在基座1上，伸缩制动器4的前端压紧在滚珠7上，滚珠7压紧在弹簧8上，弹簧8压紧在滚珠9上，滚珠9压紧在运动平台3上。
整个平台的输入由伸缩制动器4和伸缩制动器10完成，所述的伸缩制动器4为微调螺纹副、电机丝杠、千分尺或直线电机。
与现有的平台相比，本发明具有如下效果：
本发明采用柔顺位移缩放机构，即可以手动也可以配上控制***实现自动定位，使平台能够在低精度的输入下，获得高精度的输出，在保证定位精度的前提下，大幅度降低了平台的成本。运动平台具有对称结构，具有很强的抗温变形功能，采用整体式的柔顺机构，也使平台的定位精度得到有效保证。
本发明不但具有定位精度高，维护简单等优点，而且具有成本低，装配简单等优点。因此具有很好的通用性和实用价值。
附图说明
图1为本发明基于柔顺机构的精密旋转定位平台的结构示意图。
图2为一种圆柱体结构，可以替换图1中的滚珠7、9、13、15。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如附图1所示，基于柔顺机构的精密旋转定位平台包括基座1、运动平台3、导向机构2以及两组驱动装置。两组驱动装置中，其中一组由伸缩制动器4、固定件5、两个滚珠7、9及弹簧8组成；另一组由伸缩制动器10、固定件11、两个滚珠13、15及弹簧14组成。基座1中相对的两边处各设有一个圆孔，如图中圆孔6和圆孔12，用于安装两组驱动装置；两组驱动装置分布在运动平台3的两对边处，且错位分布；在其中一组驱动装置中，两滚珠7、9及弹簧8均安装在圆孔6中；伸缩制动器4通过固定件5固定在基座1上，伸缩制动器4的前端压紧在滚珠7上，滚珠7压紧在弹簧8上，弹簧8压紧在滚珠9上，滚珠9压紧在运动平台3上；在另一组驱动装置中，两滚珠13、15及弹簧14均安装在圆孔12中；伸缩制动器10通过固定件11固定在基座1上，伸缩制动器10的前端压紧在滚珠13上，滚珠13压紧在弹簧14上，弹簧14压紧在滚珠15上，滚珠15压紧在运动平台3上。
整个平台的输入由伸缩制动器4和伸缩制动器10完成。伸缩制动器4的输入驱动滚珠7滑动，滚珠7在滑动过程中压缩了弹簧8，弹簧8受到压缩后，将受到的压力传递到滚珠9上，滚珠9直接推动运动平台3转动。伸缩制动器10的输入和伸缩制动器4的输入过程完全相同。伸缩制动器10的输入和伸缩制动器4的输入大小相同时，运动平台3受到两个大小相同，方向相反并沿平台中心对称的两个驱动力作用，从而产生旋转运动。
图1中的滚珠7、9、13、15可以通过图2中的圆柱体替换，滚珠和圆柱体的作用完全相同。
由于弹簧8、弹簧14和导向机构2的刚度相差很大，因此在伸缩制动器4有输入时，滚珠7和滚珠9的运动距离是完全不同的。弹簧8、弹簧14和导向机构2的刚度相差越大，滚珠7和滚珠9的运动距离相差也就越大，主要原因是弹簧8受到压力后会缩短，使伸缩制动器4的输入位移大部分损失在弹簧8的压缩变形上，传递到滚珠9和运动平台3的有效位移大幅减小，同时，这也使伸缩制动器4的输入位移偏差相应减小，也就是说平台的定位精度得到大幅提高。由于伸缩制动器4的位移精度是一定的，滚珠7和滚珠9的运动距离相差越大，平台的定位精度也就越高。通过这种机构，可使低精度、低成本的驱动装置获得高精度的输出，大幅度降低了平台的成本，增强了平台的通用型，具有很好的实用价值。
Claims (4)
1.一种基于柔顺机构的精密旋转定位平台，包括基座(1)、运动平台(3)、导向机构(2)以及两组驱动装置，两组驱动装置中，任意一组均由伸缩制动器(4)、固定件(5)、两个滚珠(7、9)及弹簧(8)组成，其特征在于：基座(1)中一组相对的两边各设有一个圆孔(6、12)，用于安装两组驱动装置；两组驱动装置分布在运动平台(3)的上述一组相对的两边处，且错位分布；任意一组驱动装置中，两滚珠(7、9)及弹簧(8)均安装在圆孔(6)中；伸缩制动器(4)通过固定件(5)固定在基座(1)上，伸缩制动器(4)的前端压紧在其中一个滚珠(7)上，该滚珠(7)压紧在弹簧(8)的一端，弹簧(8)的另一端压紧在另外一个滚珠(9)上，该另外一个滚珠(9)又压紧在运动平台(3)上。
2.根据权利要求1所述的基于柔顺机构的精密旋转定位平台，其特征在于：基座(1)、运动平台(3)以及导向机构(2)由一块材料加工而成，为整体式免装配柔顺机构。
3.根据权利要求1或2所述的基于柔顺机构的精密旋转定位平台，其特征在于所述的伸缩制动器(4)为微调螺纹副、电机丝杠、千分尺或直线电机。
4.根据权利要求3所述的基于柔顺机构的精密旋转定位平台，其特征在于：所述两滚珠(7、9)用两圆柱体代替。
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