專利名稱：一種新型位移工作臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及作業(yè)、機械、測量與檢測和物理實驗等領(lǐng)域，具體涉及ー種新型位移工作臺。
背景技術(shù)：
位移工作臺為可進行位移調(diào)節(jié)的具有操作面的用于直接或間接裝夾或放置被操作エ件的廣義操作平臺，以往的位移工作臺大多依靠機械的傳動方式來進行位移的調(diào)節(jié)，如滑動導(dǎo)軌式、滾動導(dǎo)軌式、氣浮導(dǎo)軌式和平行彈簧導(dǎo)軌式等，其驅(qū)動方式可為手動或電動等，這些機械式的傳動多適用于宏觀的粗調(diào)節(jié)，如粗加工或粗測量等的調(diào)節(jié)。隨著社會的發(fā)展和科技的進步，人們對作業(yè)、加工、測量檢測和實驗等領(lǐng)域的位移調(diào)節(jié)精度要求越來越高，但由于進行機械式傳動的各部件之間不可避免的存在間隙、摩擦和易發(fā)熱變形等情況， 若要利用機械的傳動方式實現(xiàn)微觀的精調(diào)節(jié)，則需要進行機械傳動的各部件有很高的機械加工精度，進而大大提高了位移工作臺的加工成本，所以機械的傳動方式不易實現(xiàn)微觀的精調(diào)節(jié)，很難為作業(yè)、加工、測量檢測和實驗等提供ー個高精度的操作平臺，針對上述問題，人們提出了一些解決方案，如中國實用新型專利CN200520040058. 5公開了 ー種六自由度精密定位工作臺，它由上層平臺和底層平臺構(gòu)成，所述的底層平臺上包含固定臺體、運動平臺、第一平行板式柔性鉸鏈、第二平行板式柔性鉸鏈、三組柔性鉸鏈和連接凸臺，三組相同的第一壓電陶瓷制動器和緊定件，所述的上層平臺通過三組相同的第二壓電陶瓷制動器、傳動構(gòu)件、緊定螺釘、連接螺釘和鎖緊螺釘與底層平臺的運動平臺連接，形成一個運動整體,三組柔性鉸鏈和連接凸臺中的ー組的中心線與第一雙平行板柔性鉸鏈的對稱中心線重合，另外兩組對稱地布置于第二雙平行板柔性鉸鏈的對稱軸兩側(cè)，三組第一壓電陶瓷制動器通過各自的緊定件與連接凸臺和柔性鉸鏈形成三組水平面內(nèi)的驅(qū)動單元，垂直方向驅(qū)動的三組第二壓電陶瓷制動器呈等邊三角形排列，其下端通過鎖緊螺釘內(nèi)嵌在底層平臺的運動平臺上，上端連接傳動構(gòu)件，通過緊定螺釘和連接螺釘與上層平臺連接成一體，由連接螺釘、緊定螺釘、傳動構(gòu)件、第二壓電陶瓷制動器和鎖緊螺釘形成垂直面內(nèi)的三組驅(qū)動単元。該實用新型采用壓電陶瓷進行制動，并采用柔性鉸鏈進行傳動，可使工作臺具有位移輸出分辨率高、定位精度高和頻率響應(yīng)快等優(yōu)點，但是，由于壓電陶瓷的壓電變形量很小，只適用于微觀位移調(diào)節(jié)，當(dāng)所操作的對象的尺寸較大或需要進行較大行程的位移調(diào)節(jié)時，使用該實用新型不易達到目的，其實際適用范圍受到限制，方便實用程度有待提高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供ー種結(jié)構(gòu)簡單合理的新型位移工作臺，既具有宏觀快速的粗調(diào)節(jié)，又具有微觀平穩(wěn)的精調(diào)節(jié)，適用范圍廣，方便實用。為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為—種新型位移工作臺，包括傳動連接在一起的工作臺和傳動機構(gòu)，上述傳動機構(gòu)包括傳動連接在一起的宏傳動機構(gòu)和微傳動機構(gòu)。[0006]上述宏傳動機構(gòu)、上述微傳動機構(gòu)和上述工作臺由下而上順次傳動連接。上述宏傳動機構(gòu)設(shè)有供上述微傳動機構(gòu)滑動的滑道。上述滑道為與上述微傳動機構(gòu)的外形相匹配的容腔。上述宏傳動機構(gòu)設(shè)有對上述微傳動機構(gòu)進行鎖緊的定位裝置。上述定位裝置為螺栓。上述宏傳動機構(gòu)包括基體和設(shè)于此基體上對上述微傳動機構(gòu)進行傳動的螺紋傳 動裝置。上述螺紋傳動裝置包括手動操作柄和與此操作柄驅(qū)動連接的螺桿，此螺桿沿上下方向與上述基體通過螺紋配合連接，此螺桿的上端與上述微傳動機構(gòu)抵頂樞接。上述微傳動機構(gòu)包括接有控制電源的壓電陶瓷和與此壓電陶瓷無間隙配合形變的柔性傳動件。上述微傳動機構(gòu)還設(shè)有承載裝置，此承載裝置具有向上敞ロ的容置腔，上述壓電陶瓷盛裝于此容置腔中，上述柔性傳動件由一抵頂件的兩側(cè)分別通過柔性鉸鏈與上述容置腔的上沿兩側(cè)連接形成，所述抵頂件為與上述壓電陶瓷的上端無間隙抵頂并封蓋于上述容置腔的上沿的傳動件。采用上述技術(shù)方案后，本實用新型的新型位移工作臺，其作為操作平臺的工作臺與傳動連接在一起的宏傳動機構(gòu)和微傳動機構(gòu)傳動連接，宏傳動機構(gòu)可對工作臺進行高速、低精度的大行程位移傳動，微傳動機構(gòu)可對工作臺進行平穩(wěn)、高精度的小行程位移傳動，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的新型位移工作臺，結(jié)構(gòu)簡單合理，突破傳統(tǒng)位移工作臺的構(gòu)造形式，將宏觀和微觀的位移傳動機構(gòu)有機地結(jié)合在一起，既具有宏觀快速的粗調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)行程大，又具有微觀平穩(wěn)的精調(diào)節(jié)，分辨率高，響應(yīng)快，適用范圍廣泛，方便實用。進ー步,宏傳動機構(gòu)、微傳動機構(gòu)和工作臺由下而上順次傳動連接,如此,工作臺只能沿上下方向運動，可降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，提高微傳動機構(gòu)的微位移調(diào)節(jié)的精度，并且此構(gòu)造順序可有效減輕微傳動機構(gòu)所受到的壓力，對微傳動機構(gòu)有較好的保護作用，可有效地延長其使用壽命和進ー步提高其微位移調(diào)節(jié)的精度。進一歩，宏傳動機構(gòu)設(shè)有供微傳動機構(gòu)滑動的滑道，此結(jié)構(gòu)可有效地增強微傳動機構(gòu)的位移方向性，進ー步提高本實用新型的新型位移工作臺的微位移調(diào)節(jié)的精度。進ー步，滑道為與微傳動機構(gòu)的外形相匹配的容腔，此結(jié)構(gòu)可進ー步保證微傳動機構(gòu)的位移方向性，且可有效地起到對微傳動機構(gòu)的保護作用，保證其工作的穩(wěn)定性和可靠性。進ー步，宏傳動機構(gòu)設(shè)有對微傳動機構(gòu)進行鎖緊的定位裝置，此定位裝置可起到對微傳動機構(gòu)的定位作用，有效地防止宏傳動機構(gòu)的低精度機械式傳動對微傳動機構(gòu)的微位移調(diào)節(jié)產(chǎn)生誤差影響，進ー步確保了本實用新型的新型位移工作臺穩(wěn)定的進行精確的微位移調(diào)節(jié)。進ー步，定位裝置為螺栓，螺栓具有不易松動、鎖扣牢固和使用壽命長等優(yōu)點，使本實用新型的新型位移工作臺更具實用性。進ー步，宏傳動機構(gòu)包括基體和設(shè)于此基體上對微傳動機構(gòu)進行傳動的螺紋傳動裝置，螺紋傳動具有傳動平穩(wěn)和自鎖等優(yōu)點，進ー步增強本實用新型的新型位移工作臺的穩(wěn)定性、可靠性和實用性。[0022]進一歩，螺紋傳動裝置包括手動操作柄和與此操作柄驅(qū)動連接的螺桿，此螺桿沿上下方向與基體通過螺紋配合連接，此螺桿的上端與微傳動機構(gòu)抵頂樞接，此結(jié)構(gòu)可提高其可操作性，并利用重力使相配合的螺紋緊密貼合傳動，可有效地避免相配合的螺紋之間的間隙引起的誤差產(chǎn)生，進ー步提高本實用新型的新型位移工作臺工作的可靠性和實用性。進ー步，微傳動機構(gòu)包括接有控制電源的壓電陶瓷和與此壓電陶瓷無間隙配合形變的柔性傳動件，壓電陶瓷可有效地提高微傳動機構(gòu)驅(qū)動的靈敏度和響應(yīng)速度，無間隙配合形變的柔性傳動件可有效地提高微傳動機構(gòu)傳動的精度，進ー步地增強了本實用新型的新型位移工作臺的工作性能。進一歩，微傳動機構(gòu)還設(shè)有承載裝置，此承載裝置具有向上敞ロ的容置腔，壓電陶瓷盛裝于此容置腔中，柔性傳動件由一抵頂件的兩側(cè)分別通過柔性鉸鏈與容置腔的上沿兩側(cè)連接形成，抵頂件為與壓電陶瓷的上端無間隙抵頂并封蓋于容置腔的上沿的傳動件，此結(jié)構(gòu)可有效地保護壓電陶瓷免受外界環(huán)境的影響和損壞，確保其正常穩(wěn)定持久的工作，并且柔性鉸鏈可達到無間隙傳動的效果的同時，還具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、無機械摩擦、無爬行、機械諧振頻率高和抗震動干擾能力強等優(yōu)點，可有效地降低傳動部件自身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和提高本實用新型的新型位移工作臺整體的工作性能。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的平面剖示圖；圖3為本實用新型另ー狀態(tài)的平面剖示圖。圖中I-工作臺2-微傳動機構(gòu) 21-柔性傳動件211-抵頂件 212-柔性鉸鏈22-壓電陶瓷 23-承載裝置23I-容置腔3-宏傳動機構(gòu) 31-基體32-容腔33-螺紋傳動裝置33I-螺桿332_ 輪盤34-定位裝置
具體實施方式
為了進一歩解釋本實用新型的技術(shù)方案，下面通過具體實施例進行詳細(xì)闡述。本實用新型的ー種新型位移工作臺，如圖1-3所示，包括工作臺I、微傳動機構(gòu)2和宏傳動機構(gòu)3。宏傳動機構(gòu)3、微傳動機構(gòu)2和工作臺I三者由下而上順次傳動連接在一起，工作臺I作為被操作エ件的操作平臺，包括四根旋于微傳動機構(gòu)2上的螺栓和平置于四根所述螺栓上的板狀載物臺，四根所述螺栓的旋進或旋出可對載物臺進行找平；微傳動機構(gòu)2包括電連接有數(shù)控電源(圖中未標(biāo)出)的壓電陶瓷22、柔性傳動件21和用于盛裝壓電陶瓷22的承載裝置23，承載裝置23具有向上敞ロ的容置腔231，呈圓筒狀，容置腔231的上沿設(shè)有水平延伸部，整體呈倒立的魔術(shù)帽的形狀，壓電陶瓷22呈長條狀上下立于容置腔231內(nèi)，柔性傳動件21包括封蓋于容置腔231上沿的抵頂件211，和兩個分設(shè)于此抵頂件211相對的兩側(cè)的柔性鉸鏈212，柔性鉸鏈212與抵頂件211為一體結(jié)構(gòu)，兩個柔性鉸鏈212的另ー側(cè)分別通過螺栓固定于容置腔231的上沿兩側(cè)，壓電陶瓷22的上端無間隙的抵頂于抵頂件211的底部，以使柔性傳動件21可與壓電陶瓷22無間隙配合形變，工作臺I設(shè)于柔性傳動件21上；宏傳動機構(gòu)3具有基體31、容腔32、螺紋傳動裝置33和對微傳動機構(gòu)2進行鎖緊定位的定位裝置34，基體31的底部形成支腳，支腳設(shè)有水平延伸部，此延伸部設(shè)有透孔，經(jīng)螺栓穿過固定于所置處，基體31形成向上敞ロ的容腔32，容腔32的形狀與微傳動機構(gòu)2的外形即承載裝置23的外形相匹配，微傳動機構(gòu)2可在容腔32內(nèi)上下定向滑動，螺紋傳動裝置33包括螺桿331和作為操作柄的輪盤332，螺桿331沿上下方向穿透基體31的底部，并與基體31通過螺紋配合連接，螺桿331的下端與輪盤332通過螺母同軸固定連接，輪盤332處于基體31的支腳間，便于操作人員操作，螺桿331的上端可轉(zhuǎn)動的抵頂于承載裝置23的底部，此底部相應(yīng)的設(shè)有容置螺桿331上端的樞接槽，定位裝置34為兩個可分別穿透基體31至容腔32內(nèi)的螺栓，基體31上設(shè)有與此兩根螺栓相匹配的螺紋透孔，此兩根螺栓的外端分別設(shè)有驅(qū)動手柄，螺栓旋進或旋出可達到對微傳動機構(gòu)2的外側(cè)面即承載裝置23 的外側(cè)面進行抵頂鎖緊的效果。本實用新型的新型位移工作臺，在使用時，用螺栓將基體固定在相應(yīng)的放置處，如在做垂直掃描白光干涉測量實驗時，可將其固定在復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)的下方實驗室的地面上，將被測エ件放置于工作臺的載物臺上，操作人員通過旋進或旋出載物臺下的四根螺栓進行找平，調(diào)整工作臺的位置或需調(diào)節(jié)工作臺的位移時，手動旋轉(zhuǎn)輪盤，輪盤帶動螺桿轉(zhuǎn)動，螺桿產(chǎn)生上下的位移，進而螺桿帶動微傳動機構(gòu)、工作臺和被測エ件進行上下方向的大行程粗位移，待調(diào)節(jié)至大致位置后，手動旋緊作為定位裝置的螺栓來對微傳動機構(gòu)進行鎖緊定位，有效地防止宏傳動機構(gòu)的低精度機械式傳動對微傳動機構(gòu)的微位移調(diào)節(jié)產(chǎn)生誤差影響，保證微傳動機構(gòu)位置的穩(wěn)定，便于操作人員進行下一歩的精調(diào)節(jié)，在精調(diào)節(jié)時，操控數(shù)控電源來控制壓電陶瓷的精確形變，柔性傳動件利用柔性鉸鏈來達到緊密配合壓電陶瓷形變的目的，將壓電陶瓷的形變精確快速地傳遞給工作臺，進而帶動置于載物臺上的被測エ件產(chǎn)生精確平穩(wěn)的位移，直至到達要求的位置，可達到亞微米甚至納米級的精確度，滿足測量所需的精度要求，當(dāng)要求測量不同位置的干涉條紋或需再次調(diào)節(jié)被測エ件的位置時，重復(fù)上述動作，并可根據(jù)實際要求的位移量或位移精度來選擇調(diào)節(jié)宏傳動機構(gòu)或微傳動機構(gòu)，既可進行宏觀快速的粗調(diào)節(jié)，又可進行微觀穩(wěn)定的精調(diào)節(jié)，也可適用于其它諸如作業(yè)和機械加工等領(lǐng)域，適用范圍廣，方便實用。本實用新型的新型位移工作臺，可根據(jù)實際情況如被操作對象的尺寸來選擇是否使用載物臺，若被操作對象較大或方便放置，可將其直接置于工作臺的四根螺栓上；工作臺也可為其它常用的工作臺形式，以方便與傳動機構(gòu)進行傳動連接為準(zhǔn)；抵頂件的形狀和尺寸與承載裝置對應(yīng)設(shè)置；柔性鉸鏈與容置腔上沿也可為一體結(jié)構(gòu)或其它固定連接的方式；柔性鉸鏈優(yōu)選為直圓弧形轉(zhuǎn)動副，具有較強的位移方向性，也可為其它幾何形狀或形式的柔性鉸鏈；柔性傳動件也可為其它形式，如與壓電陶瓷緊貼并可配合其形變的柔性或弾性傳動件，為保證傳動的精確度，此傳動件在位移方向上的尺寸不易發(fā)生變化；壓電陶瓷的形狀、尺寸和數(shù)量都可根據(jù)實際要求進行調(diào)整和設(shè)計，以可沿一個或多個確定的方向進行精確的形變?yōu)闇?zhǔn)；壓電陶瓷的數(shù)控電源與壓電陶瓷相應(yīng)的電連接，壓電陶瓷的電源也可為其它形式的控制電源；承載裝置及其容置腔的形狀和尺寸等都可根據(jù)實際要求進行調(diào)整，如為便于與柔性傳動件的連接和對壓電陶瓷進行盛裝而作的適應(yīng)性調(diào)整；承載裝置底部的樞接槽的形狀和尺寸與螺桿的上端相應(yīng)，為便于螺桿相對其轉(zhuǎn)動，樞接槽內(nèi)可相應(yīng)的設(shè)有軸承和潤滑油；微傳動機構(gòu)也可為其它可達到微傳動效果的形式；容腔作為微傳動機構(gòu)的滑道，其形狀和尺寸可根據(jù)實際要求進行調(diào)整和設(shè)計，如可根據(jù)微傳動機構(gòu)的外形和宏傳動機構(gòu)的最大行程進行調(diào)整和設(shè)計；作為定位裝置的螺栓的數(shù)量可根據(jù)實際要求進行調(diào)整，如ー個或兩個以上；定位裝置也可為其它常用的定位形式；作為螺紋傳動裝置的螺桿及其螺距的尺寸皆可根據(jù)實際要求進行調(diào)整和設(shè)計，如根據(jù)所要求的行程大小和粗位移精度等參數(shù)進行調(diào)整和設(shè)計；螺紋傳動裝置也可為其它形式，如多個螺紋裝置的組合形式；作為操作柄的輪盤的尺寸可根據(jù)實際要求進行調(diào)整，如為提高宏傳動的精度可適當(dāng)增大輪盤的直徑，降低手動誤差，并可在其上適當(dāng)?shù)脑O(shè)有刻度；輪盤與螺桿也可通過其它可驅(qū)動連接的 方式進行連接，如同軸卡合的方式；操作柄也可為其它常用的操作柄形式，如方向盤或舵盤的形式；基體的形狀和尺寸都可根據(jù)實際要求進行調(diào)整和設(shè)計，如根據(jù)適用領(lǐng)域而配合微傳動機構(gòu)和工作臺等部件進行適應(yīng)性的調(diào)整；宏傳動機構(gòu)也可為其它可達到宏傳動效果的形式；宏傳動機構(gòu)、微傳動機構(gòu)和工作臺也可米用其它排列順序和方向傳動連接在一起，并可進一步將復(fù)數(shù)個宏傳動機構(gòu)、微傳動機構(gòu)或工作臺進行組合，増加自由度，擴大應(yīng)用范圍。本實用新型的產(chǎn)品形式和適用范圍并非限于本案圖示和實施例，任何単位或個人對其為生產(chǎn)經(jīng)營目的的類似思路的適當(dāng)變化或修飾，都將視為對本實用新型的專利的實施。
權(quán)利要求1.ー種新型位移工作臺，包括傳動連接在一起的工作臺和傳動機構(gòu)，其特征在于上述傳動機構(gòu)包括傳動連接在一起的宏傳動機構(gòu)和微傳動機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型位移工作臺，其特征在于上述宏傳動機構(gòu)、上述微傳動機構(gòu)和上述工作臺由下而上順次傳動連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種新型位移工作臺，其特征在于上述宏傳動機構(gòu)設(shè)有供上述微傳動機構(gòu)滑動的滑道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種新型位移工作臺，其特征在于上述滑道為與上述微傳動機構(gòu)的外形相匹配的容腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種新型位移工作臺，其特征在于上述宏傳動機構(gòu)設(shè)有對上述微傳動機構(gòu)進行鎖緊的定位裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種新型位移工作臺，其特征在于上述定位裝置為螺栓。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種新型位移工作臺，其特征在于上述宏傳動機構(gòu)包括基體和設(shè)于此基體上對上述微傳動機構(gòu)進行傳動的螺紋傳動裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種新型位移工作臺，其特征在于上述螺紋傳動裝置包括手動操作柄和與此操作柄驅(qū)動連接的螺桿，此螺桿沿上下方向與上述基體通過螺紋配合連接，此螺桿的上端與上述微傳動機構(gòu)抵頂樞接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型位移工作臺，其特征在于上述微傳動機構(gòu)包括接有控制電源的壓電陶瓷和與此壓電陶瓷無間隙配合形變的柔性傳動件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ー種新型位移工作臺，其特征在于上述微傳動機構(gòu)還設(shè)有承載裝置，此承載裝置具有向上敞ロ的容置腔，上述壓電陶瓷盛裝于此容置腔中，上述柔性傳動件由一抵頂件的兩側(cè)分別通過柔性鉸鏈與上述容置腔的上沿兩側(cè)連接形成，所述抵頂件為與上述壓電陶瓷的上端無間隙抵頂并封蓋于上述容置腔的上沿的傳動件。
專利摘要本實用新型提出一種新型位移工作臺，包括傳動連接在一起的工作臺和傳動機構(gòu)；上述傳動機構(gòu)包括傳動連接在一起的宏傳動機構(gòu)和微傳動機構(gòu)。采用上述技術(shù)方案后，本實用新型的新型位移工作臺，工作臺與宏傳動機構(gòu)和微傳動機構(gòu)傳動連接，宏傳動機構(gòu)可對工作臺進行高速、低精度的大行程位移傳動，微傳動機構(gòu)可對工作臺進行平穩(wěn)、高精度的小行程位移傳動，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的新型位移工作臺，結(jié)構(gòu)簡單合理，突破傳統(tǒng)位移工作臺的構(gòu)造形式，將宏觀和微觀的位移傳動機構(gòu)有機結(jié)合，既具有宏觀快速的粗調(diào)節(jié)，又具有微觀平穩(wěn)的精調(diào)節(jié)，適用范圍廣，方便實用。
文檔編號B25H1/14GK202388489SQ20112050188
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者葉瑞芳, 吳志順, 周曉林, 崔長彩, 胡捷, 范偉 申請人:華僑大學(xué)