专利名称：一种新型位移工作台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及作业、机械、測量与检测和物理实验等领域，具体涉及ー种新型位移工作台。
背景技术：
位移工作台为可进行位移调节的具有操作面的用于直接或间接装夹或放置被操作エ件的广义操作平台，以往的位移工作台大多依靠机械的传动方式来进行位移的调节，如滑动导轨式、滚动导轨式、气浮导轨式和平行弹簧导轨式等，其驱动方式可为手动或电动等，这些机械式的传动多适用于宏观的粗调节，如粗加工或粗測量等的调节。随着社会的发展和科技的进步，人们对作业、加工、测量检测和实验等领域的位移调节精度要求越来越高，但由于进行机械式传动的各部件之间不可避免的存在间隙、摩擦和易发热变形等情況， 若要利用机械的传动方式实现微观的精调节，则需要进行机械传动的各部件有很高的机械加工精度，进而大大提高了位移工作台的加工成本，所以机械的传动方式不易实现微观的精调节，很难为作业、加工、測量检测和实验等提供ー个高精度的操作平台，针对上述问题，人们提出了一些解决方案，如中国实用新型专利CN200520040058. 5公开了 ー种六自由度精密定位工作台，它由上层平台和底层平台构成，所述的底层平台上包含固定台体、运动平台、第一平行板式柔性铰链、第二平行板式柔性铰链、三组柔性铰链和连接凸台，三组相同的第一压电陶瓷制动器和紧定件，所述的上层平台通过三组相同的第二压电陶瓷制动器、传动构件、紧定螺钉、连接螺钉和锁紧螺钉与底层平台的运动平台连接，形成一个运动整体,三组柔性铰链和连接凸台中的ー组的中心线与第一双平行板柔性铰链的对称中心线重合，另外两组对称地布置于第二双平行板柔性铰链的对称轴两侧，三组第一压电陶瓷制动器通过各自的紧定件与连接凸台和柔性铰链形成三组水平面内的驱动单元，垂直方向驱动的三组第二压电陶瓷制动器呈等边三角形排列，其下端通过锁紧螺钉内嵌在底层平台的运动平台上，上端连接传动构件，通过紧定螺钉和连接螺钉与上层平台连接成一体，由连接螺钉、紧定螺钉、传动构件、第二压电陶瓷制动器和锁紧螺钉形成垂直面内的三组驱动単元。该实用新型采用压电陶瓷进行制动，并采用柔性铰链进行传动，可使工作台具有位移输出分辨率高、定位精度高和频率响应快等优点，但是，由于压电陶瓷的压电变形量很小，只适用于微观位移调节，当所操作的对象的尺寸较大或需要进行较大行程的位移调节时，使用该实用新型不易达到目的，其实际适用范围受到限制，方便实用程度有待提高。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供ー种结构简单合理的新型位移工作台，既具有宏观快速的粗调节，又具有微观平稳的精调节，适用范围广，方便实用。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为—种新型位移工作台，包括传动连接在一起的工作台和传动机构，上述传动机构包括传动连接在一起的宏传动机构和微传动机构。[0006]上述宏传动机构、上述微传动机构和上述工作台由下而上顺次传动连接。上述宏传动机构设有供上述微传动机构滑动的滑道。上述滑道为与上述微传动机构的外形相匹配的容腔。上述宏传动机构设有对上述微传动机构进行锁紧的定位装置。上述定位装置为螺栓。上述宏传动机构包括基体和设于此基体上对上述微传动机构进行传动的螺纹传 动装置。上述螺纹传动装置包括手动操作柄和与此操作柄驱动连接的螺杆，此螺杆沿上下方向与上述基体通过螺纹配合连接，此螺杆的上端与上述微传动机构抵顶枢接。上述微传动机构包括接有控制电源的压电陶瓷和与此压电陶瓷无间隙配合形变的柔性传动件。上述微传动机构还设有承载装置，此承载装置具有向上敞ロ的容置腔，上述压电陶瓷盛装于此容置腔中，上述柔性传动件由一抵顶件的两侧分别通过柔性铰链与上述容置腔的上沿两侧连接形成，所述抵顶件为与上述压电陶瓷的上端无间隙抵顶并封盖于上述容置腔的上沿的传动件。采用上述技术方案后，本实用新型的新型位移工作台，其作为操作平台的工作台与传动连接在一起的宏传动机构和微传动机构传动连接，宏传动机构可对工作台进行高速、低精度的大行程位移传动，微传动机构可对工作台进行平稳、高精度的小行程位移传动，与现有技术相比，本实用新型的新型位移工作台，结构简单合理，突破传统位移工作台的构造形式，将宏观和微观的位移传动机构有机地结合在一起，既具有宏观快速的粗调节，调节行程大，又具有微观平稳的精调节，分辨率高，响应快，适用范围广泛，方便实用。进ー步,宏传动机构、微传动机构和工作台由下而上顺次传动连接,如此,工作台只能沿上下方向运动，可降低结构复杂程度，提高微传动机构的微位移调节的精度，并且此构造顺序可有效减轻微传动机构所受到的压力，对微传动机构有较好的保护作用，可有效地延长其使用寿命和进ー步提高其微位移调节的精度。进一歩，宏传动机构设有供微传动机构滑动的滑道，此结构可有效地增强微传动机构的位移方向性，进ー步提高本实用新型的新型位移工作台的微位移调节的精度。进ー步，滑道为与微传动机构的外形相匹配的容腔，此结构可进ー步保证微传动机构的位移方向性，且可有效地起到对微传动机构的保护作用，保证其工作的稳定性和可靠性。进ー步，宏传动机构设有对微传动机构进行锁紧的定位装置，此定位装置可起到对微传动机构的定位作用，有效地防止宏传动机构的低精度机械式传动对微传动机构的微位移调节产生误差影响，进ー步确保了本实用新型的新型位移工作台稳定的进行精确的微位移调节。进ー步，定位装置为螺栓，螺栓具有不易松动、锁扣牢固和使用寿命长等优点，使本实用新型的新型位移工作台更具实用性。进ー步，宏传动机构包括基体和设于此基体上对微传动机构进行传动的螺纹传动装置，螺纹传动具有传动平稳和自锁等优点，进ー步增强本实用新型的新型位移工作台的稳定性、可靠性和实用性。[0022]进一歩，螺纹传动装置包括手动操作柄和与此操作柄驱动连接的螺杆，此螺杆沿上下方向与基体通过螺纹配合连接，此螺杆的上端与微传动机构抵顶枢接，此结构可提高其可操作性，并利用重力使相配合的螺纹紧密贴合传动，可有效地避免相配合的螺纹之间的间隙引起的误差产生，进ー步提高本实用新型的新型位移工作台工作的可靠性和实用性。进ー步，微传动机构包括接有控制电源的压电陶瓷和与此压电陶瓷无间隙配合形变的柔性传动件，压电陶瓷可有效地提高微传动机构驱动的灵敏度和响应速度，无间隙配合形变的柔性传动件可有效地提高微传动机构传动的精度，进ー步地增强了本实用新型的新型位移工作台的工作性能。进一歩，微传动机构还设有承载装置，此承载装置具有向上敞ロ的容置腔，压电陶瓷盛装于此容置腔中，柔性传动件由一抵顶件的两侧分别通过柔性铰链与容置腔的上沿两侧连接形成，抵顶件为与压电陶瓷的上端无间隙抵顶并封盖于容置腔的上沿的传动件，此结构可有效地保护压电陶瓷免受外界环境的影响和损坏，确保其正常稳定持久的工作，并且柔性铰链可达到无间隙传动的效果的同时，还具有结构紧凑、体积小、无机械摩擦、无爬行、机械谐振频率高和抗震动干扰能力强等优点，可有效地降低传动部件自身的结构复杂程度和提高本实用新型的新型位移工作台整体的工作性能。
图I为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的平面剖示图；图3为本实用新型另ー状态的平面剖示图。图中I-工作台2-微传动机构 21-柔性传动件211-抵顶件 212-柔性铰链22-压电陶瓷 23-承载装置23I-容置腔3-宏传动机构 31-基体32-容腔33-螺纹传动装置33I-螺杆332_ 轮盘34-定位装置
具体实施方式
为了进一歩解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例进行详细阐述。本实用新型的ー种新型位移工作台，如图1-3所示，包括工作台I、微传动机构2和宏传动机构3。宏传动机构3、微传动机构2和工作台I三者由下而上顺次传动连接在一起，工作台I作为被操作エ件的操作平台，包括四根旋于微传动机构2上的螺栓和平置于四根所述螺栓上的板状载物台，四根所述螺栓的旋进或旋出可对载物台进行找平；微传动机构2包括电连接有数控电源(图中未标出)的压电陶瓷22、柔性传动件21和用于盛装压电陶瓷22的承载装置23，承载装置23具有向上敞ロ的容置腔231，呈圆筒状，容置腔231的上沿设有水平延伸部，整体呈倒立的魔术帽的形状，压电陶瓷22呈长条状上下立于容置腔231内，柔性传动件21包括封盖于容置腔231上沿的抵顶件211，和两个分设于此抵顶件211相对的两侧的柔性铰链212，柔性铰链212与抵顶件211为一体结构，两个柔性铰链212的另ー侧分别通过螺栓固定于容置腔231的上沿两侧，压电陶瓷22的上端无间隙的抵顶于抵顶件211的底部，以使柔性传动件21可与压电陶瓷22无间隙配合形变，工作台I设于柔性传动件21上；宏传动机构3具有基体31、容腔32、螺纹传动装置33和对微传动机构2进行锁紧定位的定位装置34，基体31的底部形成支脚，支脚设有水平延伸部，此延伸部设有透孔，经螺栓穿过固定于所置处，基体31形成向上敞ロ的容腔32，容腔32的形状与微传动机构2的外形即承载装置23的外形相匹配，微传动机构2可在容腔32内上下定向滑动，螺纹传动装置33包括螺杆331和作为操作柄的轮盘332，螺杆331沿上下方向穿透基体31的底部，并与基体31通过螺纹配合连接，螺杆331的下端与轮盘332通过螺母同轴固定连接，轮盘332处于基体31的支脚间，便于操作人员操作，螺杆331的上端可转动的抵顶于承载装置23的底部，此底部相应的设有容置螺杆331上端的枢接槽，定位装置34为两个可分别穿透基体31至容腔32内的螺栓，基体31上设有与此两根螺栓相匹配的螺纹透孔，此两根螺栓的外端分别设有驱动手柄，螺栓旋进或旋出可达到对微传动机构2的外侧面即承载装置23 的外侧面进行抵顶锁紧的效果。本实用新型的新型位移工作台，在使用时，用螺栓将基体固定在相应的放置处，如在做垂直扫描白光干涉测量实验时，可将其固定在复合光学系统的下方实验室的地面上，将被测エ件放置于工作台的载物台上，操作人员通过旋进或旋出载物台下的四根螺栓进行找平，调整工作台的位置或需调节工作台的位移时，手动旋转轮盘，轮盘带动螺杆转动，螺杆产生上下的位移，进而螺杆带动微传动机构、工作台和被测エ件进行上下方向的大行程粗位移，待调节至大致位置后，手动旋紧作为定位装置的螺栓来对微传动机构进行锁紧定位，有效地防止宏传动机构的低精度机械式传动对微传动机构的微位移调节产生误差影响，保证微传动机构位置的稳定，便于操作人员进行下一歩的精调节，在精调节时，操控数控电源来控制压电陶瓷的精确形变，柔性传动件利用柔性铰链来达到紧密配合压电陶瓷形变的目的，将压电陶瓷的形变精确快速地传递给工作台，进而带动置于载物台上的被测エ件产生精确平稳的位移，直至到达要求的位置，可达到亚微米甚至纳米级的精确度，满足测量所需的精度要求，当要求測量不同位置的干涉条纹或需再次调节被测エ件的位置时，重复上述动作，并可根据实际要求的位移量或位移精度来选择调节宏传动机构或微传动机构，既可进行宏观快速的粗调节，又可进行微观稳定的精调节，也可适用于其它诸如作业和机械加工等领域，适用范围广，方便实用。本实用新型的新型位移工作台，可根据实际情况如被操作对象的尺寸来选择是否使用载物台，若被操作对象较大或方便放置，可将其直接置于工作台的四根螺栓上；工作台也可为其它常用的工作台形式，以方便与传动机构进行传动连接为准；抵顶件的形状和尺寸与承载装置对应设置；柔性铰链与容置腔上沿也可为一体结构或其它固定连接的方式；柔性铰链优选为直圆弧形转动副，具有较强的位移方向性，也可为其它几何形状或形式的柔性铰链；柔性传动件也可为其它形式，如与压电陶瓷紧贴并可配合其形变的柔性或弾性传动件，为保证传动的精确度，此传动件在位移方向上的尺寸不易发生变化；压电陶瓷的形状、尺寸和数量都可根据实际要求进行调整和设计，以可沿一个或多个确定的方向进行精确的形变为准；压电陶瓷的数控电源与压电陶瓷相应的电连接，压电陶瓷的电源也可为其它形式的控制电源；承载装置及其容置腔的形状和尺寸等都可根据实际要求进行调整，如为便于与柔性传动件的连接和对压电陶瓷进行盛装而作的适应性调整；承载装置底部的枢接槽的形状和尺寸与螺杆的上端相应，为便于螺杆相对其转动，枢接槽内可相应的设有轴承和润滑油；微传动机构也可为其它可达到微传动效果的形式；容腔作为微传动机构的滑道，其形状和尺寸可根据实际要求进行调整和设计，如可根据微传动机构的外形和宏传动机构的最大行程进行调整和设计；作为定位装置的螺栓的数量可根据实际要求进行调整，如ー个或两个以上；定位装置也可为其它常用的定位形式；作为螺纹传动装置的螺杆及其螺距的尺寸皆可根据实际要求进行调整和设计，如根据所要求的行程大小和粗位移精度等參数进行调整和设计；螺纹传动装置也可为其它形式，如多个螺纹装置的组合形式；作为操作柄的轮盘的尺寸可根据实际要求进行调整，如为提高宏传动的精度可适当增大轮盘的直径，降低手动误差，并可在其上适当的设有刻度；轮盘与螺杆也可通过其它可驱动连接的 方式进行连接，如同轴卡合的方式；操作柄也可为其它常用的操作柄形式，如方向盘或舵盘的形式；基体的形状和尺寸都可根据实际要求进行调整和设计，如根据适用领域而配合微传动机构和工作台等部件进行适应性的调整；宏传动机构也可为其它可达到宏传动效果的形式；宏传动机构、微传动机构和工作台也可米用其它排列顺序和方向传动连接在一起，并可进一步将复数个宏传动机构、微传动机构或工作台进行组合，増加自由度，扩大应用范围。本实用新型的产品形式和适用范围并非限于本案图示和实施例，任何単位或个人对其为生产经营目的的类似思路的适当变化或修饰，都将视为对本实用新型的专利的实施。
权利要求1.ー种新型位移工作台，包括传动连接在一起的工作台和传动机构，其特征在于上述传动机构包括传动连接在一起的宏传动机构和微传动机构。
2.根据权利要求I所述的ー种新型位移工作台，其特征在于上述宏传动机构、上述微传动机构和上述工作台由下而上顺次传动连接。
3.根据权利要求2所述的ー种新型位移工作台，其特征在于上述宏传动机构设有供上述微传动机构滑动的滑道。
4.根据权利要求3所述的ー种新型位移工作台，其特征在于上述滑道为与上述微传动机构的外形相匹配的容腔。
5.根据权利要求3所述的ー种新型位移工作台，其特征在于上述宏传动机构设有对上述微传动机构进行锁紧的定位装置。
6.根据权利要求5所述的ー种新型位移工作台，其特征在于上述定位装置为螺栓。
7.根据权利要求2所述的ー种新型位移工作台，其特征在于上述宏传动机构包括基体和设于此基体上对上述微传动机构进行传动的螺纹传动装置。
8.根据权利要求7所述的ー种新型位移工作台，其特征在于上述螺纹传动装置包括手动操作柄和与此操作柄驱动连接的螺杆，此螺杆沿上下方向与上述基体通过螺纹配合连接，此螺杆的上端与上述微传动机构抵顶枢接。
9.根据权利要求I所述的ー种新型位移工作台，其特征在于上述微传动机构包括接有控制电源的压电陶瓷和与此压电陶瓷无间隙配合形变的柔性传动件。
10.根据权利要求9所述的ー种新型位移工作台，其特征在于上述微传动机构还设有承载装置，此承载装置具有向上敞ロ的容置腔，上述压电陶瓷盛装于此容置腔中，上述柔性传动件由一抵顶件的两侧分别通过柔性铰链与上述容置腔的上沿两侧连接形成，所述抵顶件为与上述压电陶瓷的上端无间隙抵顶并封盖于上述容置腔的上沿的传动件。
专利摘要本实用新型提出一种新型位移工作台，包括传动连接在一起的工作台和传动机构；上述传动机构包括传动连接在一起的宏传动机构和微传动机构。采用上述技术方案后，本实用新型的新型位移工作台，工作台与宏传动机构和微传动机构传动连接，宏传动机构可对工作台进行高速、低精度的大行程位移传动，微传动机构可对工作台进行平稳、高精度的小行程位移传动，与现有技术相比，本实用新型的新型位移工作台，结构简单合理，突破传统位移工作台的构造形式，将宏观和微观的位移传动机构有机结合，既具有宏观快速的粗调节，又具有微观平稳的精调节，适用范围广，方便实用。
文档编号B25H1/14GK202388489SQ20112050188
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者叶瑞芳, 吴志顺, 周晓林, 崔长彩, 胡捷, 范伟 申请人:华侨大学