[发明专利]一种宏微双驱式大行程高精度快刀伺服装置

说明书

本发明涉及一种宏微双驱式大行程高精度快刀伺服装置，包括：后固定板垂直固定在基座的后端，音圈电机定子部分的后端垂直固定在后固定板上，音圈电机定子部分的中心轴线与基座平行。音圈电机动子部分连接在音圈电机定子部分的前端，前固定板固定在音圈电机动子部分的前端，前固定板与基座垂直。宏动平台的后端固定在前固定板的下端，微动平台固定在宏动平台的上表面。导轨固定在宏动平台下方的基座上，导轨垂直于前固定板。宏动平台卡在导轨上，宏动平台侧面设置有锁紧装置，以便于需要时将宏动平台定位在导轨上。该装置具有单个自由度上宏动、微动调节两种驱动方式，整个装置具有大驱动行程、高定位精度、高解耦特性、刚度可调、快速响应等优点。

技术领域

本发明涉及快刀伺服装置技术领域，尤其涉及一种宏微双驱式大行程高精度快刀伺服装置。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着科学技术的进步发展，对于应用于光学激光、光纤通讯、空间研究等领域中的光学元件精度要求不断提升，然而此类精密元件具有不规则变化特征、没有固定的回转中心、形状复杂且对加工精度的要求极高。因此，针对精密复杂形面加工的快刀伺服装置得到了越来越多的关注。

现有的快刀伺服装置可以分为压电陶瓷驱动器型以及音圈电机驱动器型。压电陶瓷驱动器拥有响应速度快、加速度高、分辨率高的特点，能够满足快刀伺服系统的高频响、高精度加工要求，但一般压电陶瓷驱动器的驱动力较小进而导致整个装置的行程一般在微米级别，不能够满足快刀伺服系统毫米级的行程要求。音圈电机驱动器则可以对刀具实现大行程的运动，但是在单独使用过程中存在惯性大、精度低等弊端现象。综上，本发明人认为：同时具有大行程、高精度、快速响应等特点的快刀伺服装置是当前精密光学元件制造领域的主要研究方向，具有重要的工程实践价值。

发明内容

针对上述存在的不足，本发明提供一种宏微双驱式大行程高精度快刀伺服装置，该装置具有单个自由度上宏动、微动调节两种驱动方式，整个装置具有大驱动行程、高定位精度、高解耦特性、刚度可调、快速响应等优点。为实现上述发明目的，本发明采用的技术手段如下所述。

一种宏微双驱式大行程高精度快刀伺服装置，包括：基座、音圈电机定子部分、音圈电机动子部分、前固定板、宏动平台、微动平台、导轨和后固定板。其中，所述后固定板垂直固定在基座的后端，所述音圈电机定子部分的后端垂直固定在后固定板上，且音圈电机定子部分的中心轴线与基座平行。所述音圈电机动子部分连接在音圈电机定子部分的前端，所述前固定板固定在音圈电机动子部分的前端，且前固定板与基座垂直。所述宏动平台的后端固定在前固定板的下端，所述微动平台固定在宏动平台的上表面。所述导轨固定在宏动平台下方的基座上，且导轨垂直于前固定板，且导轨为两组，其对称分布在基座的两侧。所述宏动平台卡合在导轨上，且宏动平台能够在导轨上滑动，宏动平台侧面设置有锁紧装置，以便于需要时将宏动平台定位在导轨上。

进一步地，所述微动平台包括：微动平台框架，两级杠杆放大机构、第一压电陶瓷驱动器、第二压电陶瓷驱动器、切削刀具和刀具载物台。其中：所述微动平台框架固定在宏动平台的上表面，所述刀具载物台的尾端固定在微动平台框架的前端且两者垂直，所述切削刀具固定在刀具载物台的前端。所述两级杠杆放大机构固定在微动平台框架的内侧，所述所述第一压电陶瓷驱动器、第二压电陶瓷驱动器均连接在两级杠杆放大机构与微动平台框架之间。且两级杠杆放大机构与刀具载物台位于微动平台框架的同一条边的两侧。

进一步地，所述两级杠杆放大机构由两个L型的杠杆放大机构串联而成，两个L型的杠杆放大机构与微动平台框架共同形成方形结构。所述第一压电陶瓷驱动器、第二压电陶瓷驱动器分别连接在两个L型的杠杆放大机构与微动平台框架之间。微动平台内采用两级杠杆放大机构对压电陶瓷产生的位移进行放大；同时采用对称分布的双压电陶瓷驱动结构，减少了平台运动时的耦合，更好的保证了平台的输出特性。