一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台制造技术

本发明专利技术公开了一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台，包括框架、工作平台和至少两组柔性铰链，每组柔性铰链分别设于框架导轨方向的两个相对端面上；工作平台套设于框架的凹槽内，且工作平台不与框架接触；工作平台的两端面与柔性铰链固定连接，柔性铰链的主工作方向为框架的位移方向。本发明专利技术的优点：1、在更换柔性铰链时，一组一组更换，可以保证原本的装配关系。2、每一组可以分别采用不同厚度的柔性铰链，通过不同厚度的柔性铰链排列组合可以适应多种工作场合。3、当多组柔性铰链分别采用不同厚度的柔性铰链，可以根据需要改变弹簧力的分布，实现最佳的工作装配情况。

A rigid flexible coupling platform driven by ball screw for external adjustment of stiffness

【技术实现步骤摘要】
一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台
本专利技术涉及一种运动平台，尤其是指一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台。
技术介绍
现有的滚珠丝杠驱动平台大部分为高刚性平台，在最终定位的时候因为摩擦死区的存在会导致其精度受限。然而，随着科技发展，平台设备的精度要求越来越高，要求达到亚微米级甚至纳米级，传统的滚珠丝杠驱动的高刚性平台难以实现。图1为现有的一种刚度可调的刚柔耦合平台。如图1所示，其中A1为平台主体，A2为刚度调节机构，在平台前后端对称布置。刚度调节机构A2是由图3中调节支架A201、调节支架压块A202、高弹性柔性铰链A203、柔性铰链压块A204组成。通过改变刚度调节机构A2中调节支架A201的位置，来改变高弹性柔性铰链A203的有效长度，即改变了主柔性铰链的刚度图2为现有的另一种刚度可调的刚柔耦合平台。如图4和图5所示，其中A1为刚度调节机构，在平台前后端对称布置，A2为工作平台，A3为一体式加工的柔性铰链，A4为刚性框架。刚度调节机构A1是由图6中高弹性柔性铰链A101、柔性铰链压块A102、固定块A103、A104组成。通过改变高弹性柔性铰链A101前后柔性铰链压块A102的宽度可以调节高弹性柔性铰链A101的有效作用长度，即调节了柔性铰链的刚度。这种刚度可调的刚柔耦合平台的存在以下缺点：1、柔性铰链安装在工作平台与刚性框架之间的间隙处，在实际加工作业中，如果需要调节柔性铰链的刚度，需要从内部间隙处调节，非常繁琐，不利于提高工业生产的效率；2、这种刚柔耦合平台采用的是复合柔性铰链结构，工作平台工作面积非常小，难以满足实际的工业生产需求。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台及其控制方法。本专利技术的柔性铰链采用外置组合式结构，将柔性铰链分为至少三组并分别安装在刚柔耦合平台两端外部，在需要调节柔性铰链刚度时，只需要将外部的柔性铰链更换成不同厚度即可，以适应各种各样的工况。本专利技术的目的可采用以下技术方案来达到：一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台，包括框架、工作平台和至少两组柔性铰链，每组柔性铰链分别设于框架导轨方向的两个相对端面上；所述工作平台套设于框架的凹槽内，且工作平台不与框架接触；所述工作平台的两端面与柔性铰链固定连接，所述工作平台与驱动装置的动力输出端连接，所述柔性铰链的主工作方向为框架的位移方向。作为一种优选的方案，所述框架的侧面上开有切口，所述柔性铰链覆盖且固定在切口上，所述工作平台的侧面上设有凸起，所述凸起伸入切口内且与柔性铰链固定连接。作为一种优选的方案，所述柔性铰链的上表面通过上压块和下压块连接于框架上，所述工作平台通过中压块连接于柔性铰链，所述中压块设于上压块和下压块之间。作为一种优选的方案，所述切口的上端固定安装有压边封条板，所述柔性铰链的上部通过上压块与压边封条板固定连接，柔性铰链的下部通过下压块与框架固定连接，柔性铰链的中部通过中压块与工作平台的凸起固定连接。进一步地，所述框架的内底面开有开口，所述驱动装置的动力输出端通过开口与所述工作平台的底面固定连接。进一步地，所述驱动装置包括基座、滚珠丝杠、螺母和固定安装于基座上的伺服电机，所述滚珠丝杠可旋转安装于基座上，所述螺母与滚珠丝杠传动连接，伺服电机的转轴与滚珠丝杠固定连接。进一步地，所述框架的底端固定安装有滑块，所述基座上设有直线导轨，所述滑块可滑动安装于直线导轨上。进一步地，所述伺服电机的转轴通过联轴器与滚珠丝杠固定连接。实施本专利技术，具有如下有益效果：1、本专利技术的柔性铰链设为多组且被安装在框架的侧面上，并将工作平台的侧面与柔性铰链连接，使工作平台被悬空套设于框架内，实现框架与工作平台的装配。在需要调节柔性铰链刚度时，只需要将设于框架外部的柔性铰链更换成不同厚度即可，无需拆卸下整个平台，更换简单、方便、快速和灵活，巧妙地解决了这个调节刚度较繁琐的问题。2、本专利技术将柔性铰链设为多组且设置在框架的外部，这样的结构有以下3个优点：1.在更换柔性铰链时，一组一组更换，可以保证原本的装配关系。如果只有一组，更换的时候原本的装配关系就被破坏了。2.这三组可以分别采用不同厚度的柔性铰链，通过不同厚度的柔性铰链排列组合可以适应多种多样的工作场合。如果只有一组，则需要配备大量不同厚度的柔性铰链，不仅增加成本，而且难以适应各种各样的工况。3.此外，当多组柔性铰链分别采用不同厚度的柔性铰链，可以根据需要改变弹簧力的分布，以实现最佳的工作装配情况。如果只有一组，则无法实现。3、本专利技术的框架与工作平台分别加工，不采用一体式加工的柔性铰链结构。这样既保证了柔性铰链的疲劳寿命，又增大了工作平台的可工作面积。且两端柔性铰链的刚度可通过更换不同厚度的外部柔性铰链进行调节，不仅增大了平台的应用范围，而且调节时十分便捷，提高了工业生产的效率。4、在安装时，通过上、中和下三组柔性铰链压块，将柔性铰链分为左、中和右三组安装在框架的两个相对侧面上并将工作平台连接。上、下两组柔性铰链压块将柔性铰链固定在框架两端外部，中间的一组柔性铰链压块将柔性铰链、工作平台与框架连接在一起，实现装配关系，方便柔性铰链的安装、更换和调节。5、本专利技术的凸起穿过切口后既能与柔性铰链，实现工作平台与柔性铰链的连接，保证工作平台被悬空套设在框架内，同时又能实现将柔性铰链安装到框架上，方便柔性铰链的更换，无需拆卸下整个平台，更换简单、方便、快速和灵活。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有的一种刚度可调的刚柔耦合平台图。图2为现有的一种刚度可调的刚柔耦合平台刚度调节机构安装处轴测图。图3为现有的一种刚度可调的刚柔耦合平台刚度调节机构安装处局部放大图。图4为现有的另一种刚度可调的刚柔耦合平台。图5为现有的另一种刚度可调的刚柔耦合平台刚度调节机构安装处轴测图。图6为现有的另一种刚度可调的刚柔耦合平台刚度调节机构安装处局部放大图。图7为外部调节刚度的刚柔耦合运动平台结构整体示意图。图8为外部调节刚度的刚柔耦合运动平台结构爆炸示意图。图9为外部调节刚度的刚柔耦合运动平台结构的轴侧剖视图及局部放大图。图10为外部调节刚度的刚柔耦合运动平台结构的装配体前剖视图。图11为滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合运动平台示意图。图12为滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合运动平台爆炸示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台，其特征在于，包括框架、工作平台和至少两组柔性铰链，每组柔性铰链分别设于框架导轨方向的两个相对端面上；所述工作平台套设于框架的凹槽内，且工作平台不与框架接触；所述工作平台的两端面与柔性铰链固定连接，所述工作平台与驱动装置的动力输出端连接，所述柔性铰链的主工作方向为框架的位移方向。/n

【技术特征摘要】
1.一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台，其特征在于，包括框架、工作平台和至少两组柔性铰链，每组柔性铰链分别设于框架导轨方向的两个相对端面上；所述工作平台套设于框架的凹槽内，且工作平台不与框架接触；所述工作平台的两端面与柔性铰链固定连接，所述工作平台与驱动装置的动力输出端连接，所述柔性铰链的主工作方向为框架的位移方向。


2.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台，其特征在于，所述框架的侧面上开有切口，所述柔性铰链覆盖且固定在切口上，所述工作平台的侧面上设有凸起，所述凸起伸入切口内且与柔性铰链固定连接。


3.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台，其特征在于，所述柔性铰链的上表面通过上压块和下压块连接于框架上，所述工作平台通过中压块连接于柔性铰链，所述中压块设于上压块和下压块之间。


4.根据权利要求3所述的一种滚珠丝杠驱动的外部调节刚度的刚柔耦合平台，其特征在于，所述切口的上端固定安装有压边封条板，所述柔性铰...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭皓，杨志军，韦胜强，李瑞奇，白有盾，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44