可變阻尼式移動支撐與張緊力復合調節微動平臺的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及精密運動平臺，本發明具體涉及可變阻尼式移動支撐與張緊力復合調 節微動平臺。
【背景技術】
[0002] 為了實現精密運動，精確、穩定的進給機構顯得尤為重要，因為它與產品的質量密 切相關。另外，復雜光學自由曲面由于體積小，高精度更是對微進給機構提出了嚴格的要 求。微進給系統是加工此類產品的基礎，其廣泛應用于快刀伺服進給系統，微動工作臺和宏 微復合平臺等中。傳統的微進給裝置通常采用固定頻率設計，對材料特性和制造誤差提出 了極高的要求，尤其在加工不同產品時，其驅動頻率通常會變化，使得固定頻率的運動平臺 位移放大因子不一致，從而使得位移放大失真。
[0003] 在先技術1 :剛度可調節的快刀伺服器（發明專利申請號201210055119. X)發明 了一種剛度可調的快刀伺服機構，該機構的原理是采用對稱布置的柔性鉸鏈，消除垂向伴 生運動。剛度調節是通過安裝在前面的壓緊彈簧，只能通過更換彈簧來該改變剛度，不能連 續可調。
[0004] 在先技術2 :-種基于柔性鉸鏈放大機構的頻率可調快刀伺服進給裝置（發明申 請號：201210250524.7)發明了一種基于柔性鉸鏈彈片的快刀伺服機構，頻率調節原理是 通過彈片的張力，可以實現頻率和剛度的連續可調。但是，該機構采用位移放大方式存在有 應力集中的柔性鉸鏈，影響機構的使用壽命。
[0005] 在先技術3:基于應力剛化原理的剛度頻率可調一維微動平臺（發明【申請號】 201410214605. 0)發明了一種基于預應力膜，頻率可調，能根據不同的工況和驅動頻率，可 在工作前或工作過程中調節微動平臺的固有頻率，取消了柔性鉸鏈放大機構，并采用音圈 電機替代壓電陶瓷，通過非接觸的驅動和位移測量，實時判斷載荷工況，并根據載荷工況的 變化，動態調節驅動機構的頻率，可以實現動態特性的智能匹配。雖然解決了上述兩個問 題，但是該機構在工作運動過程中會出現共振點，使其微動平臺不可工作在任意頻率點上， 需要通過調節避開共振點，限定了工作頻率范圍。本發明增設了抗共振的結構，使微動平臺 可工作在任意頻率點上而不產生無窮的振幅，無需避開共振點，可在任意頻帶上工作。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提出一種滿足不同工況且可在任意頻率點上工作的可變阻尼 式移動支撐與張緊力復合調節微動平臺，剛度頻率調節范圍大，精度高，無需避開共振點， 提高工作頻率范圍。
[0007] 為達此目的，本發明采用以下技術方案：
[0008] 可變阻尼式移動支撐與張緊力復合調節微動平臺，包括基座、底板、微動工作臺、 彈片組、驅動器和位移傳感器；
[0009] 所述基座固定于底板，具有彈性的所述彈片組設于所述微動工作臺的兩側，且所 述彈片的長度方向垂直于所述微動工作臺的運動方向，并將所述微動工作臺固定于所述基 座內，所述驅動器安裝于所述基座，所述驅動器的動力輸出端連接所述微動工作臺在進給 方向上的運動；
[0010] 所述微動工作臺在進給方向設有用于位移精密檢測的位移傳感器；
[0011] 所述彈片組設置有用于改變所述彈片組的有效變形長度的移動支撐調節機構；
[0012] 所述基座與所述彈片組的連接處設置有張緊力調節模塊；
[0013] 所述微動工作臺與基座之間設有可變阻尼器。
[0014] 優選的，所述調節機構包括步進電機、爪盤和雙向滾珠絲桿機構；
[0015] 所述雙向滾珠絲桿機構沿著所述彈片組的方向，通過軸承安裝于所述基座，所述 步進電機與所述雙向滾珠絲桿機構連接；
[0016] 兩個所述爪盤分別固定于所述雙向滾珠絲桿結構的移動件上，分別位于所述基座 的兩側，所述爪盤設有沿著所述彈片組方向設置的爪槽，所述彈片組卡裝于所述爪槽內。
[0017] 優選的，所述軸承通過軸承座固定于所述底板。
[0018] 優選的，所述步進電機通過所述步進電機座固定于所述底板。
[0019] 優選的，所述基座與所述彈片組連接處設有槽，所述槽在所述基座的內側形成可 變形的彈性件，所述張緊力調節模塊包括所述彈性件和用于調節所述彈性件變形度的頻率 調節機構，所述頻率調節機構安裝于所述基座。
[0020] 優選的，所述位移傳感器為電容極板組，所述電容極板組包括兩個平行設置的電 極，兩個所述電極分別固定于所述微動工作臺和所述基座。
[0021] 優選的，所述可變阻尼器設置于所述微動工作臺與所述底板或所述基座之間，并 分別與所述底板或所述基座及所述微動工作臺相連接。
[0022] 優選的，所述驅動器包括有定子和動子，所述的定子固定于所述基座或所述底板， 所述動子固定于所述微動工作臺。
[0023] 優選的，兩個平行設置的所述電極的非工作面設有絕緣層。
[0024] 優選的，所述基座、底板、微動工作臺和彈片組是一體式結構。
[0025] 由于采用上述技術方案，本發明提出的阻尼式移動支撐與應力剛化復合調節微動 平臺具有以下優點：
[0026] 1、能根據不同的驅動頻率來調節結構的固有頻率，并且在工作時動態調節預緊力 消耗能源少，溫度低，不會影響微進給裝置精度；
[0027] 2、預應力膜所構成的柔順機構的固有頻率與預應力膜的張力相關，通過調節預應 力膜內的張緊力來調節機構的固有頻率，滿足不同工況的要求；
[0028] 3、通過阻尼的設置，使微動平臺可在任意頻率點上工作，無需調節避開共振點。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發明的一個實施例的俯視圖；
[0030] 圖2是本發明的一個實施例的仰視圖；
[0031] 圖3是本彈片組一種實例的變形示意圖。
[0032] 其中：基座1、底板2、微動工作臺3、彈片組4、驅動器5、電容極板組6、槽11、工作 平臺31、移動支撐調節機構41、定子51、動子52、步進電機411、爪盤412、雙向滾珠絲桿機 構413、軸承414、阻尼61、彈性件101、頻率調節機構102。
【具體實施方式】
[0033] 下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0034] 可變阻尼式移動支撐與張緊力復合調節微動平臺，包括基座1、底板2、微動工作 臺3、彈片組4、驅動器5和位移傳感器；
[0035] 所述基座1固定于底板2,具有彈性的所述彈片組4設于所述微動工作臺3的兩 偵牝且所述彈片的長度方向垂直于所述微動工作臺的運動方向，并將所述微動工作臺3固 定于所述基座1內，所述驅動器5安裝于所述基座1，所述驅動器5的動力輸出端連接所述 微動工作臺3在進給方向上的運動；
[0036] 所述微動工作臺3在進給方向設有用于位移精密檢測的位移傳感器；
[0037] 所述彈片組4設置有用于改變所述彈片組4的有效變形長度的移動支撐調節機構 41 ；
[0038] 所述基座1與所述彈片組4的連接處設置有張緊力調節模塊；
[0039] 所述微動工作臺3與基座1之間設有可變阻尼器。
[0040] 如圖1或圖2所示，所述驅動器5驅動所述微動工作臺3和工作平臺31產生微位 移進給，所述驅動器5用于驅動所述微動工作臺3上安裝的刀具等功能組件，產生的微進給 作用于待加工零件，使刀具等功能組件對待加工零件進行加工，在所述彈片組4的牽制作 用下，所述運動部分在非進給方向的運動被抑制，所述微動工作臺3安裝有刀具等功能組 件，在所述驅動器5的驅動作用下產生位移，完成相應的工藝動作，并通過所述張緊力調節 模塊改變所述彈片組4的松緊程度可以改變上述微運動中的機構固有頻率，從而改變所述 微動工作臺3運動特性，而所述彈片組4為具有彈性的金屬片，使所述微動工作臺3具有固 定的振動頻率，與所述驅動器5的工作頻率相匹配。
[0041] 所述微動工作臺3在進給方向設有位移傳感器，用于位移精密檢測；所述微動工 作臺3與基座1之間設有可變阻尼器，可以配合剛度頻率的需求配置最優阻尼。
[0042] 彈片組4設置的用于改變所述彈片組4的有效變形長度的移動支撐調節機構41 是基于移動支撐的剛度頻率可調的機構，能根據不同的驅動頻率來調節結構微動工作臺3 的固有頻率，實現大范圍剛度頻率調節；而在基座1與所述彈片組4的連接處設置的張緊力 調節模塊是基于調節預應力膜張緊力來改變機構固有頻率的的設計方案，可以手動或動態 的調整機構的運動特性，實現剛度頻率精密動態調節，改善并提高微動平臺的性能。本發明 阻尼式移動支撐與應力剛化復合調節微動平臺，能根據不同的驅動頻率來調節結構的固有 頻率，并且在工作時動態調節預緊力消耗能源少，溫度低，不會影響微進給裝置精度，預應 力膜所構成的柔順機構的固有頻率與預應力膜的張力相關，通過調節預應力膜內的張緊力 來調節機構的固有頻率，滿足不同工況的要求，并通過阻尼的設置，使微動平臺