[实用新型]多自由度和长行程的纳米级定位平台

说明书

本实用新型涉及一种多自由度和长行程的纳米级定位平台，其中包括伺服电机、固定支架、超磁致伸缩驱动器、线圈支架平台、光栅尺读数头、连接键、光栅尺和直线电机，所述伺服电机和超磁致伸缩驱动器均与所述固定支架相连接。通过采用本实用新型，永磁直线伺服电机实现长行程直线运动的同时，交流异步电机的旋转主轴可以实现旋转运动和纳米级微位移直线运动，整个定位平台具有多自由度、长行程、高定位精度的优点；通过采用超磁致伸缩材料的逆磁致伸缩效应来产生纳米级微位移驱动，具有驱动电压低、宽工作温度范围和无需电极非接触驱动等优点；通过控制磁致伸缩线圈电流直接控制直线进给的微位移，具有结构简单、紧凑和可控性好等优点。

技术领域

本实用新型涉及定位平台技术领域，具体是指一种多自由度和长行程的纳米级定位平台。

背景技术

近年来，多自由度长行程纳米级定位平台在现代精密加工设备中起到越来越重要的作用，特别是在硬盘表面、菲涅耳透镜等微电子领域中，设备需要驱动平台能实现旋转、直线两自由度长行程精密定位。目前国内的长行程超精密定位主要是通过滚珠丝杠与压电驱动器或直线电机与压电驱动器，如专利201310068434.0公开的技术方案。然而，采用该技术方案，无法满足旋转-直线两自由度的定位要求，而且由于压电驱动器的驱动电压要求较高，不适合应用在防爆要求较高的环境。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多自由度和长行程的纳米级定位平台，目的在于克服现有技术中的缺陷，永磁直线伺服电机实现长行程直线运动的同时，交流异步电机主轴可以实现旋转运动和纳米级微位移直线运动，整个定位平台具有多自由度、长行程、高定位精度的优点。

为了实现上述目的，本实用新型具有如下构成：

该多自由度和长行程的纳米级定位平台，包括伺服电机、固定支架、超磁致伸缩驱动器、线圈支架平台、光栅尺读数头、连接键、光栅尺和直线电机；其中：

所述伺服电机和超磁致伸缩驱动器均与所述固定支架相连接，且所述伺服电机、超磁致伸缩驱动器和所述固定支架均设置于所述线圈支架平台上方，所述线圈支架平台设置于所述直线电机上方，且所述固定支架可沿所述直线电机的延伸方向移动；

所述光栅尺设置于所述直线电机的两端，所述光栅尺读数头设置于所述光栅尺中，且可沿所述光栅尺的延伸方向移动，所述光栅尺读数头通过连接键与所述线圈支架平台相连接。

可选地，所述直线电机为平板型永磁直线伺服电机，所述直线电机的上方设置有滑轨，所述滑轨中设置有滑块，所述滑块与所述固定支架相连接。

可选地，所述固定支架为L型支架，所述L型支架的一侧面与所述线圈支架平台垂直且与所述超磁致伸缩驱动器相连接，所述L型支架的一侧面贴近所述线圈支架平台且位于所述伺服电机的下方。

可选地，所述超磁致伸缩驱动器包括超磁致伸缩元件、电流控制线圈和超磁致伸缩驱动器定子铁芯，所述超磁致伸缩元件与所述伺服电机的旋转主轴相连接，所述电流控制线圈安装于所述超磁致伸缩驱动器定子铁芯的内部。

可选地，所述超磁致伸缩元件为铁镓合金棒，所述铁镓合金棒直接与所述伺服电机的旋转主轴相连接。

可选地，所述超磁致伸缩驱动器定子铁芯的外部设置有机壳，所述机壳上设置有安装孔，所述超磁致伸缩驱动器通过所述安装孔与所述固定支架相连接。

可选地，所述伺服电机包括编码器、伺服电机线圈、伺服电机机壳、伺服电机定子铁芯、伺服电机永磁体和旋转主轴，所述伺服电机线圈设置于所述伺服电机定子铁芯中，所述伺服电机永磁体固定于所述旋转主轴上且与所述伺服电机定子铁芯相对设置，所述编码器设置于所述伺服电机机壳上，所述伺服电机机壳安装于所述固定支架上，所述伺服电机定子铁芯设置于所述伺服电机机壳的内部，所述旋转主轴与所述超磁致伸缩驱动器相连接。

可选地，还包括底座，所述底座位于所述直线电机和所述光栅尺的下方。