[发明专利]一种基于楔形进给水平补偿的Z向微位移结构

说明书

本发明公开了一种基于楔形进给水平补偿的Z向微位移结构，主要包括两套伺服电机、直线滑轨、滑动台座、滚珠丝杠、支撑座、光杆导轨和楔形块，其中一套直线滑轨固定在平台上且滑动台座与一个楔形块连接，另外一套直线滑轨固定在第一个楔形块上且直线台座与第二个楔形块连接，而光杆导轨与直线滑轨的外底部相连，此外，楔形块可以让水平方向的位移和竖直方向的位移成一定夹角的关系。本发明可以满足了较大负载下的精密、超精密加工中的Z向微进给需要，利用楔形的直角关系可以通过测量水平位移方法构建闭环控制系统，并对水平方向的移动量进行补偿，实现了精度达到微米级别的进给，解决了目前微位移机构负载能力低，Z轴方向进给量少的难题。

技术领域

本发明属于精密与超精密加工技术领域，尤其涉及一种基于楔形进给水平补偿的Z向微位移结构。

背景技术

近年来随着微电子技术、宇航、生物工程等学科的发展，作为精密机械与精密仪器的关键技术之一的微位移技术也迅速发展起来了。在精密仪器中，无论是大航程的精确定位还是小范围的光学对准，都离不开微位移技术。微位移技术己经成为现代精密仪器工业的共同基础,是衡量一个国家科技水平的重要标志,代表了一个国家加工技术水平的高低，位移技术的水平也反映了一个国家的综合经济和技术水平,是国家制造技术水平的重要标志，是先进制造技术的重要支柱。

尽管微量进给机构技术已经取得很大发展，但要真正开发出高精度、大行程、性能优良的微量进给机构却并非易事，还存在许多亟待解决的问题。在微量进给机构中，大行程与高精度这一对矛盾仍然存在，目前开发的微量进给机构往往只能满足其一，而不能满足其二。如压电陶瓷微量进给机构虽然定位精度很高（小于0.01μm），但其工作行程太小，而机械传动微量进给机构可以达到很大的工作行程，但其定位精度不高。现有的微位移机构存在负载低、Z向（高度方向）进给量少，复合度小，精度不高的弊端。到目前为止尚未解决成熟的方法及产品问世。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种基于楔形进给水平补偿的Z向微位移结构，该结构可以满足了较大负载下的精密、超精密加工中的Z向微进给需要，且操作简便，结构简单。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于楔形进给水平补偿的Z向微位移结构，包括第一安装框架、第二安装框架、第一直线滑轨、第二直线滑轨、第一伺服电机、第二伺服电机、第一楔形块、第二楔形块、第一滚珠丝杠、第二滚珠丝杠、第一滑动台座、第二滑动台座、第一光杆导轨、第二光杆导轨、第一支撑座和第二支撑座；

第一直线滑轨沿左右方向水平设置在第一安装框架上，第一安装框架左侧上部和右侧上部分别设有一个第一支架，第一光杆导轨、第一滚珠丝杠和第一直线滑轨平行设置，第一光杆导轨两端固定在两个第一支架上，第一支撑座设置有两个，两个第一支撑座固定设置在第一直线滑轨的顶部左侧和右侧，第一滚珠丝杠两端通过轴承转动设在两个第一支撑座上，第一滚珠丝杠的右端通过第一联轴器与第一伺服电机的主轴传动连接，第一滑动台座穿设并螺纹连接在第一滚珠丝杠上，第一楔形块设置在第一滑动台座顶部，第一光杆导轨上滑动设置有第一滑块，第一滑块顶部与第一楔形块底部固定连接；第一楔形块的厚度由左向右逐渐增大，第一楔形块的下表面水平设置，第一楔形块的上表面左低右高倾斜设置；

第二安装框架底部固定设置在第一楔形块顶部，第二直线滑轨沿左右方向设置在第二安装框架上，第二安装框架左侧上部和右侧上部分别设有一个第二支架，第二光杆导轨、第二滚珠丝杠和第二直线滑轨平行设置，第二光杆导轨两端固定在两个第二支架上，第二支撑座设置有两个，两个第二支撑座固定设置在第二直线滑轨的顶部左侧和右侧，第二滚珠丝杠两端通过轴承转动设在两个第二支撑座上，第二滚珠丝杠的左端通过第二联轴器与第二伺服电机的主轴传动连接，第二滑动台座穿设并螺纹连接在第二滚珠丝杠上，第二楔形块设置在第二滑动台座顶部，第二光杆导轨上滑动设置有第二滑块，第二滑块顶部与第二楔形块底部固定连接；第二楔形块的厚度由左向右逐渐减小，第二楔形块的厚度上表面水平设置，第一楔形块的上表面平行于第二楔形块的下表面；