[发明专利]一维精密平动机构

说明书

技术领域

本发明属于精密制造、精密传动及精密测量等技术领域，具体涉及一种一维精密平动机构。

背景技术

一维精密平动技术是现代精密及超精密加工及测量技术的关键技术之一，广泛应用于精密超精密加工及精密测量等精度要求较高的技术领域，在精密传动及现代制造技术中有着极其重要的地位和作用，随着现代精密制造及测量技术的快速发展，诸如坐标测量系统、微纳制造系统、汽车制造、航空航天等各领域中均涉及有精密平动机构的研究和应用。

传统的精密平动机构常通过外界施加作用力或摩擦传动来使平动机构保留在某一稳定位置，外界施加作用力的机构需要的一定的驱动能，而摩擦传动结构将使得平动机构的精度和传动效率降低，同时常见传统平动机构具有作用力不稳定、动态特性不一致、对阿贝误差敏感等缺点。而平行簧片机构作为无摩擦的精密传动结构，具有无间隙、无摩擦、灵敏度高等特性，在其行程范围内表现为恒定的势能和运动连续均衡性。

有相关学者对一维平行簧片机构进行了受力分析,建立了数学模型，推导了平行簧片机构在外力作用下变形和位移的关系，但研究者仅考虑了平动机构相对于固定机构的水平运动，而忽略了与其运动方向正交轴向上的传动误差，而且若平行簧片机构的纵向尺寸越大，系统引入的传动误差会越大，很大程度上影响了平动机构的运动精度。

发明内容

本发明提供一种一维精密平动机构，此机构能实现精密传动及精密导向等功能，此精密平动机构在运动过程中无机械摩擦、无间隙、无需润滑、灵敏度高，具有良好地稳定性，能够广泛应用于精密制造、精密传动及精密测量等技术领域。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种一维精密平动机构，其特征在于：包括“U”型的固定板和平动板，所述的“U”型的固定板的横板上侧设置有永磁体，永磁体上设置有电磁机构，平动板设置于电磁机构上，所述的永磁体的两侧的固定板上对称设置有右读数头和左读数头，所述的“U”型的固定板两个纵板的外侧分别垂直设置有左外侧平行簧片和右外侧平行簧片，左外侧平行簧片和右外侧平行簧片的另一端面与传动转换板垂直设置，所述的平动板的两侧边上垂直设置有左内侧平行簧片和右内侧平行簧片，左内侧平行簧片和右内侧平行簧片的另一端面与传动转换板垂直设置，所述的平动板的外侧设置有测杆，平动板的底面上设置有光栅尺。

所述的“U”型的固定板的纵向板顶部内侧分别设置有左固定板限位元件和右固定板限位元件，与左固定板限位元件相对称的左内侧平行簧片上设置有左平动板限位元件；与右固定板限位元件相对称的右内侧平行簧片上设置有右平动板限位元件。

所述的外侧平行簧片、外侧平行簧片相互平行并且大小结构相同；内侧平行簧片和内侧平行簧片相互平行并且大小结构相同。

所述的“U”型的固定板、左外侧平行簧片、传动转换板和右外侧平行簧片、平动板、左内侧平行簧片和右内侧平行簧片之间分别通过螺钉连接。

所述的平动板与测杆通过测杆安装座连接，测杆安装座设置于平动板上。

所述的平动板的底部通过电磁机构安装架与电磁机构连接。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明的通过两组平行簧片机构传动，且此两组平行簧片机构相互套装，此机构具有零刚度特性，在其行程范围内表现为恒定的势能和连续均衡性，同时在此机构中，平动板的运动轨迹与固定板处于同一平面，完全符合阿贝原则的要求，使得机构传动的阿贝误差为零，能够实现平动板相对于固定板的精密传动；

本发明此机构能实现精密传动及精密测量等功能，此精密平动机构在运动过程中无机械摩擦，无间隙，无需润滑，运动灵敏度高，具有良好地稳定性，此精密平动机构能够广泛应用于精密制造、精密传动及精密测量等技术领域。

附图说明

图1是本发明的结构外形右侧视图；

图2是本发明的结构外形左侧视图；

图3是以平动板正下方的视角，对平动板底部的仰视图；

图4是本发明机构的运动模型简图；

图5是本发明的内侧平行簧片机构运动过程分析图；

图6是本发明的外侧平行簧片机构运动过程分析图。