[发明专利]一种高精度定位装置及高精度定位辅助方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度定位装置及高精度定位辅助方法，属于高精度定位领域，特别是大负载精密定位领域。

背景技术

精密定位装置包括线性位移定位装置以及回转分度装置。线性位移定位装置常见于直线位移平台、数控龙门铣床等，其常见的驱动方式为电机+减速器+丝杠。回转分度装置常见于分度盘、分度头、回转工作台等，其常见的驱动方式为电机+减速器+蜗轮蜗杆。众所周知的是，由于各传动零部件之间不可避免的存在各种间隙，这些间隙的存在往往会降低精密定位装置的定位精度。为了提高定位装置的定位精度，常见的技术手段包括闭环控制以及传动件消隙技术。利用终端检测实时反馈工作台的当前位置，闭环控制能够对工作台的位移进行实时补偿，这有利于消除各种制造及安装误差，但应对反向间隙仍显得力不从心(比如反向间隙引起的系统震荡)。常见的传动件消隙技术包括滚珠丝杠预紧技术、轴承预紧技术、直驱技术等。直驱技术往往应用于高速小负载场合，不能解决低速大负载的精密定位问题；而预紧技术只能减小丝杠、轴承本身的误差，往往不能减小其他环节的误差，而且预紧技术会加剧自身的磨损。总之，如何解决大负载的精密定位问题，寻找高精度定位的方法仍然是当下急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高精度定位装置及辅助定位方法，它利用弹性阻尼器对工作台施加一个额外的外力，该外力有利于减小传动间隙以及惯性力所导致的定位误差，提高工作台的定位精度。

本发明提供的一种高精度定位装置具备工作台、阻挡装置、弹性阻尼器、驱动装置、控制器。所述工作台在驱动力的作用下作线性位移或角度位移，该工作台是外负载的承载单元，并用于外负载的高精度定位；所述驱动装置具备伺服电机或步进电机；

所述阻挡装置直接或间接连接至工作台，并随着工作台的运动而运动。在工作台趋近目标位置时，所述驱动装置作用于工作台的力为第一方向力，所述弹性阻尼器通过所述阻挡装置而作用于工作台的力为第二方向力，两力互为驱动力、阻力关系。所述第一方向力与第二方向力的同时存在，有利于减小反向间隙以及惯性力所导致的定位误差，提高工作台的定位精度。

作为优选，所述高精度定位装置还具备终端位置检测装置，所述终端位置检测装置用于实时反馈工作台的位置；控制器根据目标位置以及终端位置检测装置反馈的工作台当前位置，控制驱动装置运行，使得工作台到达目标位置。

作为优选，所述弹性阻尼器位于所述阻挡装置的其中一侧，或者对称布置在阻挡装置的两侧。更进一步的是：所述弹性阻尼器具备挡套、压缩弹簧、导杆、压套、压板；所述挡套与导杆相固联，压板与导杆相固联；所述压缩弹簧、压套位于挡套与压板之间，并可沿导杆运动；当所述阻挡装置推动压套压缩压缩弹簧时，弹性阻尼器赋予工作台以所述第二方向力。需要指出的是：在弹性阻尼器装配完毕后，所述压缩弹簧处于自由状态，即其没有预压缩；又或者，在弹性阻尼器装配完毕后，所述压缩弹簧处于压缩状态，即其具备预压缩。

作为优选，所述高精度定位装置还具备弹性力调整装置，所述弹性力调整装置与弹性阻尼器相联接，并用于调整弹性阻尼器与工作台的相对位置。

更进一步的是：

所述弹性力调整装置包括动力机、机座、丝杠、导轨、螺母、左压板、右压板、底座；所述动力机为电机或电机与减速器的组合体，并固定在机座上；所述底座与高精度定位装置的机架相固联；所述机座、导轨与底座相固联；若干个弹性阻尼器布置在阻挡装置的两侧，并分别与左压板与右压板相联接；所述左压板与右压板相互联接，并可沿导轨滑动；所述螺母与左压板或右压板相联接；所述动力机、丝杠、螺母、左压板、右压板形成典型的运动单元，该运动单元可以将动力机的旋转运动转化成左压板、右压板直线运动；当工作台在离目标位置较远处运行时，所述运动单元与驱动装置做联动，即左压板、右压板相对阻挡装置的距离保持不变或近似不变；此时弹性阻尼器的压缩量保持不变或近似不变，弹性阻尼器赋予工作台的力相对较小；当工作台接近目标位置时，所述运动单元与驱动装置做非同步运行，从而使得左压板、右压板相对阻挡装置的距离发生改变，导致弹性阻尼器的压缩量增加，此时，弹性阻尼器赋予工作台以较大的力。

一种高精度定位辅助方法