现X轴精密 微转动。
[0024] 本发明中的第一弹簧51和第二弹簧52分别为所述Z轴转动摆杆10和所述X轴 转动摆杆9提供一定的预紧力，以保证X轴平移台2、Y轴平移台3正向、反向运动时均可将 直线运动传递给转动摆杆，防止平移台的回程间隙。
[0025] 由于正弦机构的原理误差造成其传动比并不恒定，本发明中利用推杆滑块顶端工 作曲面来代替正弦机构中传统推杆的工作平面，在第一正弦机构中，所述Z轴转动摆杆10 的末端的形状均为圆球，所述X轴推杆滑块12的工作面均为曲面；S卩，所述Z轴转动摆杆 10的一端与所述转台支撑台6固定，所述Z轴转动摆杆10的另一端为一恒定曲率半径的圆 球。第二正弦机构中，所述X轴转动摆杆9的末端的形状均为圆球，所述Y轴推杆滑块8的 工作面均为曲面；即，所述X轴转动摆杆9的一端与所述Z轴转台圆框7固定，所述X轴转 动摆杆9的另一端为一恒定曲率半径的圆球。
[0026] 本发明中，转动摆杆前端装有一曲率恒定的球体，推杆滑块工作面与转动摆杆工 作面均为曲面，两曲面点接触，在运动中，由于两曲面接触点随时变化，等效摆杆长度也随 时变化，利用运动学原理即可推算出推杆工作曲面与摆杆工作曲面接触点的方程，此方程 即为推杆滑块工作曲面的方程。通过现代数控加工技术，即可加工出本发明中提出的符合 设计要求的推杆滑块，最终得到传动比固定的正弦机构。本发明中改进的正弦机构可实现 摆杆在半平面范围内180°的转角与推杆往复直线运动的高精度转换，将精密平移台的高 精度直线运动转化为转台的高精度线性转动，实现微动转台的线性转动。
[0027] 本发明将推杆滑块工作面设计为曲面，用该曲面来代替正弦机构中传统推杆的工 作平面，能够从原理上消除正弦机构的原理误差。转动摆杆前端装有一曲率恒定的圆球，推 杆滑块工作曲面与转动摆杆工作面均为曲面，两曲面点接触，在运动中，由于两曲面接触点 随时变化，等效转动摆杆长度R也随时变化，用等效转动摆杆长度R、摆杆实时转角、摆杆工 作曲面的曲率半径，即可推算出推杆滑块工作曲面与转动摆杆工作曲面接触点的方程，此 方程即为推杆滑块顶端工作曲面的方程。
[0028] 本发明中，所述X轴推杆滑块12工作面的方程与所述Y轴推杆滑块8工作面的方 程相同。如图4所示，以Y轴推杆滑块8为例，所述Y轴推杆滑块8工作面的方程如下：
【主权项】
1. 一种基于正弦机构的二维线性微动转台，包括底座平台（11)，所述底座平台（11) 上左右对称的设有两个底座支柱（1)，其特征在于，两个底座支柱（1)内设有X轴转台方框 (4)，所述X轴转台方框（4)中设有Z轴转台圆框（7); 所述X轴转台方框（4)的底部设有X轴平移台（2)和第一弹簧固定块（53)，所述X轴 平移台（2)上设有X轴推杆滑块（12)，所述Z轴转台圆框（7)内设有转台支撑台（6)，所述 转台支撑台（6)上设有与所述X轴推杆滑块（12)配合的Z轴转动摆杆（10)，所述Z轴转动 摆杆（10)与所述第一弹簧固定块（53)之间设有第一弹簧（51)，所述第一弹簧（51)为所述 Z轴转动摆杆（10)提供预紧力； 所述底座平台（11)上设有Y轴平移台（3)，所述Z轴转台圆框（7)的底部设有X轴转 动摆杆（9)，所述Y轴平移台（3)上设有Y轴推杆滑块（8)，一个底座支柱（1)上设有第二弹 簧固定块（54)，所述Y轴平移台（3)与所述第二弹簧固定块（54)之间设有第二弹簧（52)， 所述第二弹簧（52)为所述X轴转动摆杆（9)提供预紧力； 所述X轴转动摆杆（9)和所述Z轴转动摆杆（10)的末端的形状均为圆球，所述X轴推 杆滑块（12)和所述Y轴推杆滑块⑶的工作面均为曲面； 所述X轴平移台（2)、X轴推杆滑块（12)及Z轴转动摆杆（10)构成第一正弦机构；所 述Y轴平移台（3)、Y轴推杆滑块（8)及X轴转动摆杆（9)构成第二正弦机构。
2. 根据权利要求1所述的一种基于正弦机构的二维线性微动转台，其特征在于：所述Z 轴转动摆杆（10)的一端与所述转台支撑台(6)固定，所述Z轴转动摆杆（10)的另一端为 一恒定曲率半径的圆球。
3. 根据权利要求1所述的一种基于正弦机构的二维线性微动转台，其特征在于：所述X 轴转动摆杆（9)的一端与所述Z轴转台圆框（7)固定，所述X轴转动摆杆（9)的另一端为 一恒定曲率半径的圆球。
4. 根据权利要求1至3中任一所述的一种基于正弦机构的二维线性微动转台，其特征 在于：所述Y轴推杆滑块（8)工作面的方程如下：
其中，r为X轴转动摆杆（9)末端圆球半径，R为X轴转动摆杆的等效杆长；xoy坐标是 以Y轴推杆滑块工作面最高点为原点〇的坐标系，〇y与Y轴平移台（3)运动方向一致。
5. 根据权利要求4所述的一种基于正弦机构的二维线性微动转台，其特征在于：所述X 轴推杆滑块（12)工作面的方程与所述Y轴推杆滑块（8)工作面的方程相同。
【专利摘要】本发明提供一种基于正弦机构的二维线性微动转台，包括设置在底座平台上的两个底座支柱，底座支柱内设有X轴转台方框，X轴转台方框中设有Z轴转台圆框；X轴转台方框的底部设有X轴平移台，X轴平移台上设有X轴推杆滑块，Z轴转台圆框内设有转台支撑台，转台支撑台上设有与X轴推杆滑块配合的Z轴转动摆杆；底座平台上设有Y轴平移台，Z轴转台圆框的底部设有X轴转动摆杆，Y轴平移台上设有Y轴推杆滑块；X轴转动摆杆和Z轴转动摆杆的末端的形状均为圆球，X轴推杆滑块和Y轴推杆滑块的工作面均为曲面。实现了推杆滑块位移与转动摆杆转动的线性传递关系，利用改进的正弦机构将大量程精密线性移动转化为大量程精密转动。
【IPC分类】F16M11-18, F16H35-16
【公开号】CN104879622
【申请号】CN201510284622
【发明人】裘祖荣, 姚尧, 樊玉铭, 李杏华, 孙立岩, 苏智琨
【申请人】天津大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月28日