一種基于正弦機(jī)構(gòu)的二維線性微動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及特殊曲面一種基于正弦機(jī)構(gòu)的二維線性微動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)線性 精密轉(zhuǎn)動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺(tái)由齒輪減速后帶動(dòng)渦輪蝸桿副使工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種方法往往會(huì)帶來反 向間隙和傳動(dòng)間隙，齒輪嚙合的齒側(cè)間隙也會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)精度帶來影響。若實(shí)現(xiàn)高精度的小轉(zhuǎn) 角線性轉(zhuǎn)動(dòng)，還需要齒輪的齒數(shù)足夠多。此外，齒輪加工刀具眾多，由此方法制造的轉(zhuǎn)臺(tái)制 造復(fù)雜、價(jià)格昂貴。而同一精度級(jí)別的直線平移臺(tái)制造相對(duì)容易，由此考慮利用正弦機(jī)構(gòu)將 直線平移臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，由此原理制造出的轉(zhuǎn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的 精密轉(zhuǎn)動(dòng)。正弦機(jī)構(gòu)是將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)副變?yōu)橐苿?dòng)副而構(gòu)成的基本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通 過正弦機(jī)構(gòu)可以將直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng)，然而正弦機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比隨轉(zhuǎn)角的改變呈 非線性變化，這對(duì)于要求提供線性角位移的高精密轉(zhuǎn)臺(tái)在原理上就出現(xiàn)了障礙。正弦機(jī)構(gòu) 的傳動(dòng)比隨轉(zhuǎn)角的改變呈非線性變化，造成正弦機(jī)構(gòu)的原理誤差。在正弦機(jī)構(gòu)制成的長度 計(jì)量儀器中，儀表度盤是按線性刻度的，這就引起儀表的示數(shù)誤差，由于是機(jī)構(gòu)原理造成的 誤差，該誤差無法通過提高構(gòu)件精度消除。在實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，可采取調(diào)整擺桿長度的方法 來減小原理誤差，但這種方法無法消除誤差，只能縮小誤差。采用電控裝置的誤差補(bǔ)償也可 減小因正弦機(jī)構(gòu)原理誤差帶來的轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)誤差，但這種方法需要多次試驗(yàn)才能得到位移誤 差補(bǔ)償函數(shù)，并需要編程實(shí)現(xiàn)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種基于正弦機(jī)構(gòu)的二維線性微動(dòng) 轉(zhuǎn)臺(tái)，利用正弦機(jī)構(gòu)將大量程精密線性移動(dòng)轉(zhuǎn)化為大量程精密轉(zhuǎn)動(dòng)，通過增大正弦機(jī)構(gòu)的 傳動(dòng)比獲得轉(zhuǎn)臺(tái)的高靈敏度，提高了精密儀器儀表的精度。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出的一種基于正弦機(jī)構(gòu)的二維線性微動(dòng)轉(zhuǎn) 臺(tái)，包括底座平臺(tái)，所述底座平臺(tái)上左右對(duì)稱的設(shè)有兩個(gè)底座支柱，兩個(gè)底座支柱內(nèi)設(shè)有X 軸轉(zhuǎn)臺(tái)方框，所述X軸轉(zhuǎn)臺(tái)方框中設(shè)有Z軸轉(zhuǎn)臺(tái)圓框；所述X軸轉(zhuǎn)臺(tái)方框的底部設(shè)有X軸平 移臺(tái)和第一彈簧固定塊，所述X軸平移臺(tái)上設(shè)有X軸推桿滑塊，所述Z軸轉(zhuǎn)臺(tái)圓框內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn) 臺(tái)支撐臺(tái)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)支撐臺(tái)上設(shè)有與所述X軸推桿滑塊配合的Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿，所述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng) 擺桿與所述第一彈簧固定塊之間設(shè)有第一彈簧，所述第一彈簧為所述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿提供預(yù) 緊力；所述底座平臺(tái)上設(shè)有Y軸平移臺(tái)，所述Z軸轉(zhuǎn)臺(tái)圓框的底部設(shè)有X軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿，所述 Y軸平移臺(tái)上設(shè)有Y軸推桿滑塊，一個(gè)底座支柱上設(shè)有第二彈簧固定塊，所述Y軸平移臺(tái)與 所述第二彈簧固定塊之間設(shè)有第二彈簧，所述第二彈簧為所述X軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿提供預(yù)緊力； 所述X軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿和所述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿的末端的形狀均為圓球，所述X軸推桿滑塊和所述 Y軸推桿滑塊的工作面均為曲面；所述X軸平移臺(tái)、X軸推桿滑塊及Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿構(gòu)成第一 正弦機(jī)構(gòu)，該第一正弦機(jī)構(gòu)中；所述Y軸平移臺(tái)、Y軸推桿滑塊及X軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿構(gòu)成第二正 弦機(jī)構(gòu)。
[0005] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0006] 本實(shí)用新型提出的基于正弦機(jī)構(gòu)的二維線性微動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，將精密平移臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)臺(tái)的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)敏度高的轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)。
[0007] 本實(shí)用新型中，推桿滑塊、平移臺(tái)及轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿共同組成的正弦機(jī)構(gòu)，將傳統(tǒng)正弦機(jī) 構(gòu)推桿換做符合設(shè)計(jì)要求的推桿滑塊，能夠從原理上消除非線性誤差，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的線性微 轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)需要可將一維轉(zhuǎn)臺(tái)組合使用，從而得到多軸轉(zhuǎn)臺(tái)。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本實(shí)用新型基于正弦機(jī)構(gòu)的二維線性微動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的軸測(cè)圖；
[0009] 圖2-1是圖1所示二維線性微動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)Y向視圖；
[0010] 圖2-2是圖2-1中所示A-A位置剖視圖；
[0011] 圖3-1是圖1所示二維線性微動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)俯視圖；
[0012] 圖3-2是圖3-1中所示B-B位置剖視圖；
[0013] 圖4是圖2-2中所示Y軸推桿滑塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖中：
[0015] 1-底座支柱 2-X軸平移臺(tái) 3-Y軸平移臺(tái)
[0016] 4-X軸轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)框 51-第一彈簧 52-第二彈簧
[0017] 53-第一彈簧固定塊54-第二彈簧固定塊 6-轉(zhuǎn)臺(tái)支撐臺(tái)
[0018] 7-Z軸轉(zhuǎn)臺(tái)圓框 8-Y軸推桿滑塊 9-X軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿
[0019] IO-Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿 11-底座平臺(tái) 12-X軸推桿滑塊
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0021] 如圖1、圖2-1、圖2-2、圖3-1和圖3-2所示，本實(shí)用新型一種基于正弦機(jī)構(gòu)的二維 線性微動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，包括底座平臺(tái)11，所述底座平臺(tái)11上左右對(duì)稱的設(shè)有兩個(gè)底座支柱1，兩個(gè) 底座支柱1內(nèi)設(shè)有X軸轉(zhuǎn)臺(tái)方框4,所述X軸轉(zhuǎn)臺(tái)方框4中設(shè)有Z軸轉(zhuǎn)臺(tái)圓框7。
[0022] 所述X軸轉(zhuǎn)臺(tái)方框4的底部設(shè)有X軸平移臺(tái)2和第一彈簧固定塊53,所述X軸平 移臺(tái)2上設(shè)有X軸推桿滑塊12,所述Z軸轉(zhuǎn)臺(tái)圓框7內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)臺(tái)支撐臺(tái)6,所述轉(zhuǎn)臺(tái)支撐臺(tái) 6上設(shè)有與所述X軸推桿滑塊12配合的Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿10,所述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿10與所述第 一彈簧固定塊53之間設(shè)有第一彈簧51，所述第一彈簧51為所述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿10提供預(yù)緊 力；所述X軸平移臺(tái)2、X軸推桿滑塊12及Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿10構(gòu)成第一正弦機(jī)構(gòu)。結(jié)合正弦 機(jī)構(gòu)原理，X軸平移臺(tái)2的直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿10的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)Z軸精密微轉(zhuǎn) 動(dòng)。
[0023] 所述底座平臺(tái)11上設(shè)有Y軸平移臺(tái)3,所述Z軸轉(zhuǎn)臺(tái)圓框7的底部設(shè)有X軸轉(zhuǎn)動(dòng) 擺桿9,所述Y軸平移臺(tái)3上設(shè)有Y軸推桿滑塊8, 一個(gè)底座支柱1上設(shè)有第二彈簧固定塊 54,所述Y軸平移臺(tái)3與所述第二彈簧固定塊54之間設(shè)有第二彈簧52,所述第二彈簧52為 所述X軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿9提供預(yù)緊力，所述Y軸平移臺(tái)3、Y軸推桿滑塊8及X軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿9構(gòu) 成第二正弦機(jī)構(gòu)，Y軸平移臺(tái)3的直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)X軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿9的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)X軸精密 微轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0024] 本實(shí)用新型中的第一彈簧51和第二彈簧52分別為所述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿10和所述 X軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿9提供一定的預(yù)緊力，以保證X軸平移臺(tái)2、Y軸平移臺(tái)3正向、反向運(yùn)動(dòng)時(shí)均 可將直線運(yùn)動(dòng)傳遞給轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿，防止平移臺(tái)的回程間隙。
[0025] 由于正弦機(jī)構(gòu)的原理誤差造成其傳動(dòng)比并不恒定，本實(shí)用新型中利用推桿滑塊頂 端工作曲面來代替正弦機(jī)構(gòu)中傳統(tǒng)推桿的工作平面，在第一正弦機(jī)構(gòu)中，所述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺 桿10的末端的形狀均為圓球，所述X軸推桿滑塊12的工作面均為曲面；即，所述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng) 擺桿10的一端與所述轉(zhuǎn)臺(tái)支撐臺(tái)6固定，所述Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿10的另一端為一恒定曲率半 徑的圓球。第二正弦機(jī)構(gòu)中，所述X軸轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿9的末端的形狀均為圓球，所述Y軸推桿滑 塊8的工作面均為