[发明专利]抗扭转并联双驱运动解耦伺服平台

说明书

技术领域

本发明涉及平面驱动设备制造技术领域，特别涉及一种抗扭转并联双驱运动解耦伺服平台。

背景技术

目前广泛采用的两轴平面运动平台多采用旋转电机加滚珠丝杠等传动方式，在这种情况下，旋转电机通过丝杠将旋转运动转化为直线运动，存在传动环节，使得运动副之间存在间隙等非线性环节，且运动部分质量大，限制了平台的运动速度、加速度及控制精度等性能指标。所以开发新型驱动方式和机构（低摩擦、高加速度、运动解耦机构）的高速高精度运动系统已成为激光加工、精密光电检测等领域的重要研究内容。目前高速精密/超精密伺服平台多采用直线电机驱动的方式取代以往的旋转电机驱动方式以简化工作组件组成、减少装配和组件间隙误差。

串联式平台由底层驱动电机和上层驱动电机组成实现两个方向上的运动，其中底层电机的负载必然大于上层电机的负载，在设计上存在先天的不对称性；底层平台的驱动质量较大、运动惯量较大，不利于高速、高加速轨迹跟踪控制的实施。并联式平台以其高对称性，以及完全独立的解耦机构在高速高加速轨迹跟踪控制方面具有其独特优势。

现存的并联式运动平台由于平台与解耦机构的排布以及解耦机构装配间隙的限制导致在单一方向运动时平台在水平面方向会产生附加的力矩导致平台旋转，从而影响了运动精度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种并联的运动质量小、误差小的抗扭转并联双驱运动解耦伺服平台。

根据本发明实施例的抗扭转并联双驱运动解耦伺服平台，包括：基座、上层直线电机组、下层直线电机组、解耦组件、支撑组件、连接组件和运动平台。具体而言，所述上层直线电机组安装在所述基座上，所述上层直线电机组包括上层电机动子组和上层电机定子组，且所述上层电机定子组可驱动所述上层电机动子组沿第一水平方向移动；所述下层直线电机组安装在所述基座上，所述下层直线电机组包括下层电机动子组和下层电机定子组，且所述下层电机定子组可驱动所述下层电机动子组沿第二水平方向移动，其中所述第一水平方向和所述第二水平方向相互垂直；所述解耦组件分为上层和下层，所述解耦组件的上层包括沿第二水平方向延伸的上层滑块和与所述上层滑块相适配的上层解耦滑轨，所述上层解耦滑轨设在所述上层滑块和所述上层电机动子组之间，所述解耦组件的下层包括沿第一水平方向延伸的下层滑块和与所述下层滑块相适配的下层解耦滑轨，所述下层解耦滑轨设在所述下层滑块和所述下层电机动子组之间；所述支撑组件用于提供第一水平方向和第二水平方向的支撑与导向；所述连接组件设在所述上层直线电机组和下层直线电机组与所述解耦组件之间；所述运动平台安装在所述解耦组件上。

根据本发明实施例的抗扭转并联双驱运动解耦伺服平台，采用并联式结构，第一水平方向和第二水平方向的运动组件可以互换，便于加工及维护，通过基座上两层交错排布的导轨实现平台解耦，各分列于平台外侧的平行支撑导轨抑制了平台的扭转，并且在工作时更容易保证运动平台在运动时的水平度，采用双驱式结构，有利于驱动力通过运动质量中心从而防止平台在水平方向的扭转，本发明第一传感器和第二传感器直接检测运动平台在第一水平方向和第二水平方向的位移信号从而形成全闭环反馈，从驱动力电信号的输入到运动平台的运动的执行结果在每个运动方向上更加一致，有利于控制平面运动的轨迹轮廓精度。

另外，根据本发明实施例的抗扭转并联双驱运动解耦伺服平台，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述上层直线电机组包括沿第二直线方向间隔布置的第一上层直线电机和第二上层直线电机，所述下层直线电机组包括沿第一直线方向间隔布置的第一下层电机和第二下层电机。

根据本发明的一个实施例，所述支撑组件包括，上层支撑导轨、下层支撑导轨、上层支撑滑块及下层支撑滑块，所述上层支撑导轨为位于基座的第二水平方向的两侧且沿第一水平方向延伸的两条，所述下层支撑导轨为位于基座的第一水平方向的两侧且沿第二水平方向延伸的两条，所述上层支撑滑块与所述上层支撑滑轨相适配，所述下层支撑滑块与所述下层支撑滑轨相适配。

根据本发明的一个实施例，所述上层支撑滑块与所述上层电机动子组通过两个第一连接块和一个第一连接杆相连，且所述两个第一连接块下部形成有分别与所述两个第一支撑导轨适配的两个第一滑槽，所述下层滑块与所述下层电机动子组通过两个第二连接块和一个第二连接杆相连且所述两个第二连接块下部形成有分别所述两个第二支撑导轨适配的两个第二滑槽。

根据本发明的一个实施例，所述上层支撑滑块和下层支撑滑块分别与所述运动平台一体形成。