【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微动装置，特别涉及一种结构紧凑、精度高的驱导测一体化高精度微动装置。
技术介绍
1、高精度的微动装置通常需要稳定性好精度高的驱动电机、直线度高摩擦力小的导轨、以及定位准确分辨率高的光栅尺来分别实现驱动、导向、测量功能，其中测量机构是为了实现位置反馈，通过对电机的闭环控制来实现更高的定位精度。在现有技术中，气浮导轨具有较高的导向精度、超声电机具有较高的定位精度，因此在精密及超精密工程、航空航天医疗器械以及高端装备制造等领域有着重要应用。为此，众多学者对其进行了不辍研究，以期实现性能的优化与提高。
2、专利cn201710396474.6“超声电机驱动的二维直线运动平台及微动方法”中提出利用超声电机驱动二维平台，从而提高了运动精度，但该装置没有给出超声电机安装和使用方式(主要是预紧机构)。在本专利技术中详细描述了驱动模块的结构和工作方式，特别设计了相应的预紧装置，保证菱形振子与预紧簧片的稳定接触力，进而保证了驱动模块的稳定驱动力。
3、专利cn201810565306.x“微动装置及微动试验装置”中描述了以微动发生器和传动结构的微动装置，但该装置结构不够紧凑，没有给出实现高运动精度或定位精度的具体结构。而本专利技术整体结构紧凑，空间利用率高，负责驱动、导向和测量的核心部件具有同一个安装基准，并利用超声电机和光栅尺实现了位置环反馈控制(即定位精度)，进而对微动装置进行实时调整。
4、cn202121183176.7“一种微动平台”中描述了以基座、移动平台驱动平台和光栅尺为组成部分的
5、cn201220078459.x“一种同轴宏微符合直线运动平台装置”描述了能够实现驱动，测量和导向功能的直线运动装置，该装置构建了微动平台，通过柔性铰链实现高精度的微位移，整个装置尺寸较大，操作复杂。而本专利技术设计了拉簧预紧装置，可直接实现微动的高精度定位，且本装置还具有重复定位精度高、结构紧凑、操作简单的优势。
6、cn201922163152.4“一种高精度微动位移产生装置”中描述了利用激光测距提高微动精度的位移产生装置，但该装置无导向机构，没有考虑系统误差。而本专利技术利用气浮导轨实现微动导向的功能，保证了超高的导向精度，且本装置设置有汇合槽，固定各个装置的线缆，实现了高精度的微动。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是针对上述已有技术存在的1.驱动、导向、测量机构难以集成化；2.驱动、导向、测量机构缺少同一个安装基准；3.驱动、导向机构存在安装力臂引入阿贝误差等问题，提出一种驱导测一体化高精度微动装置。本专利技术采用超声电机实现高精度驱动、采用气浮导轨实现高精度导向、采用光栅尺实现高精度位置反馈，集成了驱动、导向、测量功能共同实现高精度微动。与传统技术不同的是，本专利技术采用的驱动、导向、测量机构分属不同的模块，可独立拆卸和升级，同时结构紧凑、具有同一个安装基准。因此，本专利技术装置在原理上消除了阿贝误差，具有高运动精度和定位精度的特点。
2、上述目的通过以下的技术方案实现：
3、一种驱导测一体化高精度微动装置，包括导轨机构、驱动机构、导向机构和测量机构，导轨机构包括直线导轨，直线导轨的一端加工有“h”型槽，驱动机构在“h”型槽的范围内直线运动，直线导轨的另一端是导向机构的运动基准，导向机构沿着直线导轨运动；直线导轨的下方安装有光栅尺，测量机构沿着光栅尺直线运动。
4、驱动机构包括定位组件、预紧簧片、拉簧和菱形振子，定位组件加工有安装孔、连接孔和固定卡槽，定位组件通过安装孔与导向机构连接，“n”型簧片安装在固定卡槽内，并通过调整螺钉进行固定；“n”型簧片加工有拉簧安装孔，拉簧两端穿过拉簧安装孔进行安装，并使“n”型簧片向内收紧；菱形振子通过紧固螺钉安装在“h”型槽内，菱形振子上加工或安装有驱动足，驱动足与“n”型簧片接触配合，并由拉簧进行预紧，在菱形振子的4条边上安装有压电片；
5、导向机构包括气浮块，气浮块上加工有定位孔，定位孔与定位组件的安装孔配合定位，保证驱动机构的安装精度，气浮块与直线导轨间隙配合，间隙中充满高压气体，形成了支撑气膜、左侧气膜、右侧气膜、防倾气膜，左侧气膜和右侧气膜结构对称且受力平衡，支撑气膜的工作面积最大且受力大于防倾气膜；为了形成上述气膜，气浮块的内部加工有z向短气路和x向短气路，在z向短气路和x向短气路的两端，靠近直线导轨的一侧安装有节流器，远离直线导轨的一侧、即气浮块的外侧安装有气封塞；气浮块的内部还加工有y向长气路，在长气路的一侧安装有气封塞，另一侧安装有通气嘴，通气嘴之间用供气软管相连；
6、测量机构包括多功能装夹器和读数头，多功能装夹器上加工有平行槽，平行槽装夹在气浮块下方的豁口处，保证多功能装夹器的安装精度，多功能装夹器上加工有凹槽，用来定位安装读数头，多功能装夹器上加工有窗口，用来引出读数头的数据线，多功能装夹器上加工导线槽，用来安装和引出驱动机构的电缆线，多功能装夹器上加工有汇合槽，用来固定和汇总读数头的数据线、驱动机构的电缆线、以及气浮块的供气软管。
7、驱动机构、导向机构和测量机构的安装基准分别是导轨机构的“h”型槽、直线导轨的外立面和光栅尺，而“h”型槽由直线导轨加工，光栅尺安装在直线导轨上，因此驱动机构、导向机构和测量机构具有同一个安装基准和直线运动基准。
8、本专利技术具有以下特点及有益效果：
9、1.功能集成，结构紧凑，可模块升级。
10、本专利技术装置集成了高精度超声驱动、高精度气浮导向技术，结合光栅测量技术做位置反馈，提高了运动精度和定位精度、实现了高精度直线运动。
11、本专利技术装置的驱动机构、导向机构和测量机构均围绕在同一根直线导轨周围进行定位和安装，特别是驱动机构和导向机构采用串联安装的方式，使装置运动部分的结构更加紧凑。
12、本专利技术装置的驱动机构、导向机构和测量机构具有独立的结构，可以在不改变其他机构的参数和结构的前提下，通过增加电机数量、改变气浮块宽度、增加光栅尺长度等方法进行单独升级，也可根据需要拆除部分机构来简化装置的功能。
13、2.减小安装误差，从而提高了运动精度。
14、本专利技术装置的驱动机构、导向机构和测量机构中，具有安装精度要求的零部件具有同一个安装基准，即直线导轨。准确的说，驱动机构的安装基准是直线导轨的侧面、导向机构的安装基准是导轨的上面(原则上4个面都是基准，再通过气膜进行匀化，但导轨的上方形成的支撑气膜提供了承载力，因此它的几何精度对安装精度影响最大)、测量机构的安装基准是导轨的下面。因此，多个零部件的安装误差，都集中在了直线导轨的几何误差，极大地降低了安装误差，从而提高了运动精度。
15、3.消除原理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种驱导测一体化高精度微动装置，包括导轨机构(1)、驱动机构(2)、导向机构(3)和测量机构(4)，导轨机构(1)包括直线导轨(5)，其特征在于：所述直线导轨(5)的一端加工有“H”型槽(6)，驱动机构(2)在“H”型槽(6)的范围内直线运动，直线导轨(5)的另一端是导向机构(3)的运动基准，导向机构(3)沿着直线导轨(5)运动；直线导轨(5)的下方安装有光栅尺(7)，测量机构(4)沿着光栅尺(7)直线运动；
2.根据权利要求1所述的一种驱导测一体化高精度微动装置，其特征在于：驱动机构(2)、导向机构(3)和测量机构(4)的安装基准分别是导轨机构(1)的“H”型槽(6)、直线导轨(5)的外立面和光栅尺(7)，而“H”型槽(6)由直线导轨(5)加工，光栅尺(7)安装在直线导轨(5)上，因此驱动机构(2)、导向机构(3)和测量机构(4)具有同一个安装基准和直线运动基准。
【技术特征摘要】
1.一种驱导测一体化高精度微动装置，包括导轨机构(1)、驱动机构(2)、导向机构(3)和测量机构(4)，导轨机构(1)包括直线导轨(5)，其特征在于：所述直线导轨(5)的一端加工有“h”型槽(6)，驱动机构(2)在“h”型槽(6)的范围内直线运动，直线导轨(5)的另一端是导向机构(3)的运动基准，导向机构(3)沿着直线导轨(5)运动；直线导轨(5)的下方安装有光栅尺(7)，测量机构(4)沿着光...
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