[发明专利]一种三角梁柔性约束变刚度微纳测头

说明书

本发明公开一种三角梁柔性约束变刚度微纳测头，包括动平台，动平台呈圆台状，动平台的一侧安装有测量组件，测量组件通过测量支撑结构与动平台连接，测量支撑结构的中心与测量组件的圆心同轴，测量支撑结构上固定安装有若干反射片，动平台的另一侧安装有若干与反射片相对应的干涉仪，动平台在于反射片相应的位置处分别设有贯穿孔；测量支撑结构的一端与测量组件连接，另一端通过柔性调节件与压电堆栈器连接，柔性调节件在动平台的下方呈正三角形分布；测量组件的顶部与动平台的底面之间具有间隙。本发明可通过调节压电堆栈器不同的工作状态，改变测量组件的刚度，可满足因测量过程、测量对象不同而对测量组件有不同刚度的需求。

技术领域

本发明涉及一种精密测量仪器，特别涉及一种三角梁柔性约束变刚度微纳测头。

背景技术

微系统技术的快速发展，各种微型精密元器件产品需求日益增大。测头是三坐标测量机的重要组成部分，三坐标测量机的总体测量精度在很大程度上取决于测头的测量性能。

当测头接触脆弱工件表面时，为避免测头在测量过程中划伤工件表面，要求测头支撑机构必须具有较低的刚度，而在测头主轴运动过程中，为保证测头系统的稳定性以避免误触发，需要增大谐振频率和提高动态反应，又要求测头支撑机构具有较高的刚度。

目前传统固定约束测头，一旦安装完成，刚度无法改变，其主要存在以下问题：

1、固定刚度测头无法调节刚度，不易实现刚度的各向同性；

2、低刚度测头在接近和远离工件时产生的惯性力易带来误触发；

3、低刚度测头工艺性较差，加工难度大，精度低；

4、低刚度测头在吸附和吸引过程中会对敏感弹性梁潜在的破坏；

5、高刚度测头在测量时易对被测工件表面造成损坏。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种三角梁柔性约束变刚度微纳测头，该三角梁柔性约束变刚度微纳测头可通过调节压电堆栈器不同的工作状态，改变测量组件的刚度，可满足因测量过程、测量对象不同而对测量组件有不同刚度的需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种三角梁柔性约束变刚度微纳测头，包括动平台，所述动平台呈圆台状，所述动平台的底面安装有测量组件，所述测量组件通过测量支撑结构与所述动平台连接，所述测量支撑结构的中心与所述测量组件的圆心同轴，所述测量支撑结构上固定安装有若干反射片，所述动平台的顶面安装有若干与所述反射片相对应的干涉仪，所述动平台在与所述反射片相应的位置处分别设有贯穿孔；

所述测量支撑结构的一端与所述测量组件连接，另一端通过柔性调节件与压电堆栈器连接，所述柔性调节件在所述动平台的下方呈正三角形分布；

所述测量组件的顶部与所述动平台的底面之间具有间隙。

可选的，所述测量组件包括测球、测杆以及中心体，所述测球通过所述测杆与所述中心体连接；

所述中心体通过所述测量支撑结构与所述动平台连接，并且所述中心体的顶部与所述动平台的底面之间具有所述间隙。

可选的，所述间隙的大小为0.5～0.7mm。

可选的，所述测量支撑结构包括若干悬架以及与所述中心体连接的连接片，所述悬架的一端与所述连接片一体成型，另一端与所述柔性调节件固定连接。

可选的，所述悬架的数量设有三个，三个所述悬架之间的夹角为120°。

可选的，所述柔性调节件包括约束支撑梁、柔顺导向组件以及柔性铰链串联机构，所述约束支撑梁的数量为三个，所述约束支撑梁的两端分别固定连接有一个所述柔顺导向组件的一侧，所述柔顺导向组件的另一侧分别通过所述柔性铰链串联机构与所述压电堆栈器连接。