一种高频往复精密位移装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及位移装置技术领域，且公开了一种高频往复精密位移装置，包括驱动单元，其固定设置于基座表面；弹簧组件，其存储或释放从所述驱动单元获得的能量，所述驱动单元驱动弹簧组件往复运动；弹簧刚度调节组件，其用于调节所述弹簧组件的刚度。该种高频往复精密位移装置，采用刚度可调弹簧，将系统的固有频率调节为工作频率，电机按照给定固有频率激励，累加后振幅逐渐增加，阻尼力也逐渐增加，当电机输入能量与阻尼衰减能量平衡时振幅保持稳定，通过控制输入力的幅值，就可以控制振幅。光栅尺可以精密测量幅值。存在摩擦力时，可以通过柔性铰链补偿摩擦死区，提高位移控制精度。

【技术实现步骤摘要】
一种高频往复精密位移装置
本专利技术涉及位移装置
，具体为一种高频往复精密位移装置。
技术介绍
高频往复精密位移控制通常采用直线或音圈电机驱动，往往需要高加减速度运动控制，要求电机推力大，能耗高。当频率高达上百赫兹时，哪怕振幅只有10mm，加速度高达1000多g，几十克的负载就需要几千牛的推力。大推力电机的动子质量也大，进一步加剧了恶性循环。例如，持续推力一千牛左右的音圈电机，动子质量高达五千克，只能达到20g加速度。目前高频往复精密位移存在以下缺点：一、采用直线电机或音圈电机驱动，高加减速度下能耗大，频繁运动磨损导轨；二、高频振动，需要的推力大，大推力电机价格昂贵，或者实现不了；三、振动系统存在振幅衰减，精度差。为此，我们提出一种高频往复精密位移装置解决上述问题。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高频往复精密位移装置，采用刚度可调弹簧，将系统的固有频率调节为工作频率，电机按照给定固有频率激励，累加后振幅逐渐增加，阻尼力也逐渐增加，当电机输入能量与阻尼衰减能量平衡时振幅保持稳定，通过控制输入力的幅值，就可以控制振幅。光栅尺可以精密测量幅值。存在摩擦力时，可以通过柔性铰链补偿摩擦死区，提高位移控制精度等优点，解决了
技术介绍
提出的问题。(二)技术方案为实现上述采用刚度可调弹簧，将系统的固有频率调节为工作频率，电机按照给定固有频率激励，累加后振幅逐渐增加，阻尼力也逐渐增加，当电机输入能量与阻尼衰减能量平衡时振幅保持稳定，通过控制输入力的幅值，就可以控制振幅。光栅尺可以精密测量幅值。存在摩擦力时，可以通过柔性铰链补偿摩擦死区，提高位移控制精度的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高频往复精密位移装置，包括：驱动单元，其固定设置于基座表面；弹簧组件，其存储或释放从所述驱动单元获得的能量，所述驱动单元驱动弹簧组件往复运动；弹簧刚度调节组件，其用于调节所述弹簧组件的刚度；位置检测组件，其用于检测所述弹簧组件的振幅并将检测结果反馈给控制单元；控制单元，其根据所述弹簧组件的振幅控制所述驱动单元输出的驱动力。优选的，所述驱动单元为电机，其包括电机定子及电机动子，所述电机驱动电机动子做往复运动。优选的，所述弹簧组件包括弹簧、弹簧前端固定件及弹簧后端固定件，所述弹簧一端与弹簧前端固定件固定连接，其另一端与弹簧后端固定件固定连接，所述弹簧后端固定件与基座固定连接。优选的，所述弹簧刚度调节组件包括弹簧刚度内调节件及弹簧刚度外调节件，所述弹簧刚度内调节件与弹簧为螺旋配合，所述弹簧刚度内调节件与弹簧刚度外调节件相连接，所述弹簧刚度外调节件与基座相连接。优选的，所述位置检测组件包括读数头、光栅尺及读数头固定件，所述读数头固定件与电机动子固定连接，所述读数头与读数头固定件固定连接，所述光栅尺与基座固定连接。优选的，还包括刚性平台，包括工作台、第一柔性铰链导向机构及第一远端固定块，所述电机动子与工作台固定连接；所述第一远端固定块与基座固定连接，所述第一柔性铰链导向机构将工作台与第一远端固定块连接起来，所述弹簧前端固定件与工作台固定连接。优选的，还包括刚柔耦合平台，所述刚柔耦合平台包括柔性平台、刚性框架、柔性铰链及弹簧钢片组件，所述柔性铰链及弹簧钢片组件将柔性平台与刚性框架连接起来，所述电机动子与柔性平台固定连接，所述弹簧前端固定件与刚性框架固定连接。优选的，所述刚柔耦合平台还包括第二柔性铰链导向机构及第二远端固定块，所述第二柔性铰链导向机构将刚性框架与第二远端固定块连接起来。优选的，所述弹簧钢片组件包括弹簧钢片夹块、螺母条、弹簧钢片及弹簧钢片中压块，所述弹簧钢片放置在两块钢片夹块的缝隙中，上下两个螺母条配合螺栓将弹簧钢片、钢片夹块与刚性框架固定连接，所述弹簧钢片中压块将弹簧钢片中部固定在柔性平台上。优选的，还包括导轨滑块组件，所述导轨滑块组件包括导轨及滑块，所述滑块与导轨相配合，所述导轨与基座固定连接，所述刚性框架与滑块固定连接。(三)有益效果与现有技术对比，本专利技术具备以下有益效果：该种高频往复精密位移装置，采用弹簧储能原理，将位移装置设计为弹簧刚度可调的弹性装置，根据工作频率要求，调整弹簧刚度到组成的弹性装置固有频率与工作频率要求一致。施加工作频率驱动力，引起弹性装置共振，不断积累能量就让小驱动力实现高加速度往复运动。当驱动力输入能量与摩擦阻尼等耗散能量相等时，装置处于稳定往复运动状态。当阻力恒定时，通过调整驱动力的幅值，可以精确控制装置的振动幅值。当存在摩擦等不确定因素时，能量耗散不一致，会引起振幅不稳定。采用光栅反馈进行检测振幅，根据振幅的变化进行驱动力补偿来调整振幅，由此在驱动力受限情况下实现高加速频往复运动。附图说明图1为本专利技术实施例1的刚性高频往复精密位移装置总体图；图2为本专利技术实施例1的刚性高频往复精密位移装置半剖图；图3为本专利技术实施例2的柔性铰链导向刚性高频往复精密位移装置总体图；图4为本专利技术实施例2的柔性铰链导向刚性高频往复精密位移装置半剖图；图5为本专利技术实施例3的导轨导向刚柔耦合高频往复精密位移装置总体图；图6为本专利技术实施例3的导轨导向刚柔耦合高频往复精密位移装置半剖图；图7为本专利技术实施例3的导轨导向刚柔耦合高频往复精密位移装置的刚柔耦合平台半剖示意图；图8为本专利技术实施例4的柔性铰链导向刚柔耦合高频往复精密位移装置总体图；图9为本专利技术实施例4的柔性铰链导向刚柔耦合高频往复精密位移装置半剖图；图10为本专利技术实施例4的柔性铰链导向刚柔耦合高频往复精密位移装置的刚柔耦合平台半剖示意图。图中：1、电机；2、弹簧组件；3、弹簧刚度调节组件；4、基座；5、位置检测组件；6、刚性平台；7、刚柔耦合平台；8、导轨滑块组件；9、侧板；101、电机定子；102、电机动子；201、弹簧；202、弹簧前端固定件；203、弹簧后端固定件；301、弹簧刚度内调节件；302、弹簧刚度外调节件；501、读数头；502、光栅尺；503、读数头固定件；601、工作台；602、第一柔性铰链导向机构；603、第一远端固定块；701、柔性平台；702、刚性框架；703、柔性铰链；704、弹簧钢片组件；705、第二柔性铰链导向机构；706、第二远端固定块；7041、弹簧钢片夹块；7042、螺母条；7043、弹簧钢片；7044、弹簧钢片中压块；801、导轨；802、滑块。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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-10，一种高频往复精密位移装置，包括：驱动单元、弹簧组件2、弹簧刚度调节组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频往复精密位移装置，其特征在于：/n包括：/n驱动单元，其固定设置于基座(4)表面；/n弹簧组件(2)，其存储或释放从所述驱动单元获得的能量，所述驱动单元驱动弹簧组件(2)往复运动；/n弹簧刚度调节组件(3)，其用于调节所述弹簧组件(2)的刚度；/n位置检测组件(5)，其用于检测所述弹簧组件(2)的振幅并将检测结果反馈给控制单元；/n控制单元，其根据所述弹簧组件(2)的振幅控制所述驱动单元输出的驱动力。/n

【技术特征摘要】
1.一种高频往复精密位移装置，其特征在于：
包括：
驱动单元，其固定设置于基座(4)表面；
弹簧组件(2)，其存储或释放从所述驱动单元获得的能量，所述驱动单元驱动弹簧组件(2)往复运动；
弹簧刚度调节组件(3)，其用于调节所述弹簧组件(2)的刚度；
位置检测组件(5)，其用于检测所述弹簧组件(2)的振幅并将检测结果反馈给控制单元；
控制单元，其根据所述弹簧组件(2)的振幅控制所述驱动单元输出的驱动力。


2.根据权利要求1所述的一种高频往复精密位移装置，其特征在于：所述驱动单元为电机(1)，其包括电机定子(101)及电机动子(102)，所述电机(1)驱动电机动子(102)做往复运动。


3.根据权利要求2所述的一种高频往复精密位移装置，其特征在于：所述弹簧组件(2)包括弹簧(201)、弹簧前端固定件(202)及弹簧后端固定件(203)，所述弹簧(201)一端与弹簧前端固定件(202)固定连接，其另一端与弹簧后端固定件(203)固定连接，所述弹簧后端固定件(203)与基座(4)固定连接。


4.根据权利要求3所述的一种高频往复精密位移装置，其特征在于：所述弹簧刚度调节组件(3)包括弹簧刚度内调节件(301)及弹簧刚度外调节件(302)，所述弹簧刚度内调节件(301)与弹簧(201)为螺旋配合，所述弹簧刚度内调节件(301)与弹簧刚度外调节件(302)相连接，所述弹簧刚度外调节件(302)与基座(4)相连接。


5.根据权利要求4所述的一种高频往复精密位移装置，其特征在于：所述位置检测组件(5)包括读数头(501)、光栅尺(502)及读数头固定件(503)，所述读数头固定件(503)与电机动子(102)固定连接，所述读数头(501)与读数头固定件(503)固定连接，所述光栅尺(502)与基座(4)固定连接。


6.根据权利要求3所述的一种高频往复精密位移装置，其特征在于：还包括刚性平台(6)，包括工作台(60...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志军，黄晓鸿，苏丽云，彭皓，黄建彬，
申请(专利权)人：佛山市华道超精科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44