[实用新型]一种宏微定位工作台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种宏微两级定位装置，属于自动化技术及先进制造技术领域。

背景技术

精密和超精密加工技术是机械加工制造业中的关键技术之一，并且随着IC制造中芯片光刻与封装、MEMS制造中的器件封装与组装、生物医学工程中的点样移液、精密工程中精密加工及精密测量等领域的迅速发展，对定位系统的行程和精度提出了极高的要求，精密和超精密加工决定了机械产品的精度和表面质量，直接影响尖端工业与国防技术的发展。而精密定位工作台的定位精度是制约精密机床加工精度的关键因素之一。目前的精密定位装置多采用旋转伺服电机驱动和精密滚珠丝杠传动的方案，也有部分应用是直线电机直接驱动的方式。大行程驱动和传动方式(丝杠传动、直线电机、音圈电机等)的精度一般局限在微米级，而以压电陶瓷微驱动器为代表的微定位平台，其定位精度能够达到纳米级，但行程通常只能达到几微米。如何较好地解决大行程和高精度之间的矛盾，实现大行程运动系统的精密定位己成为当今前沿科学如IC制造、MEMS制造、生物医学工程、精密工程等领域急需解决的前提条件和关键技术之一。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供了一种宏微两级定位装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：提供了一种宏微两级定位装置，宏动机构采用步进电机作为驱动元件，滚珠丝杠和直线导杆做传动构件。其特征是：步进电机通过螺栓固定在支座上，步进电机通过联轴器与滚珠丝杠连接，丝杠用两个滚动轴承支撑，轴承安装在轴承座上，轴承座固定在底座上，宏动工作台内嵌有丝杠螺母，直线导杆通过基板固定在底座上，宏动工作台安装在直线导杆上。微动机构采用压电促动器作为驱动元件，压电促动器两端分别与基座与连接块连接，基座固定在宏动工作台上，两根光杆安装在连接块上，微动工作台安装在光杆上，光杆材质为不锈钢，微动工作台材质为铝合金，微动工作台上开有矩形槽、槽内设有磁块。控制系统与步进电机及压电促动器电连接，向步进电机及压电促动器发出控制指令，实现大行程、高精度定位。

本实用新型的优点是：采用了步进电机带动滚珠丝杠传动将旋转运动转换为直线运动，相对于直线电机工作台具有价格低、控制简单、低摩擦传动的优点；微动采用压电促动器作 为驱动元件通过惯性驱动实现直线运动，具有结构简单、行程大，精度高的优点；微动工作台上装有磁块来调节预紧力，实现微动工作台稳定运动；由于总体结构简单，不仅降低了制造成本，维护也相对简单。总之，采用宏微两级定位，既能实现大行程又能实现高精度定位。

附图说明

图1是本实用新型宏微定位工作台结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，步进电机1、支座2、基板3、直线导杆4、滚珠丝杆5、宏动工作台6、轴承座15、轴承16、丝杠螺母17、底座18、直线导杆19、联轴器20共同构成宏动机构；基座7、压电促动器8、光杆9、磁块10，挡板11，微动工作台12，光杆13、连接块14构成微动机构。

为了实现上述目的本实用新型采用的技术方案如下：

一种宏微两级定位装置，所述的装置包括步进电机1，电机固定在支座2上，并通过联轴器20与丝杆5连接，支座上设有直线导杆4、19，支座3固定在底座18上，丝杠螺母17嵌在宏动工作台6内，宏动工作台6上设有基座7，压电促动器8通过螺栓两端连接在基座7和连接块14上，光杆9、13两端分别固定在连接块14和挡板11上，光杆9、13上设有微动工作台12、微动工作台12上开有凹槽，凹槽内设有磁块10。

本实用新型实施方式是：进行大行程、高精度定位时，先给步进电机施加驱动信号，步进电机1通过联轴器20带动丝杠5转动，实现宏动工作台6大行程直线运动；当接近目标位时，切换控制信号，步进电机1停止工作，给压电促动器8施加非对称性电信号(锯齿波)，压电促动器8缓慢伸长、快速缩短，缓慢伸长时在摩擦力作用下微动工作台12随光杆9、13一起向前运动，快速缩短时在惯性作用下微动工作台12保持原地不动，在周期性非对称电信号作用下，机构实现持续向前运动，由于压电惯性驱动器具有结构简单、输出精度高等特点，微动工作台12可实现高精密定位。