走進三維精密移動平臺的設(shè)計研究中心

添加時間：2016-7-3 5:35:11 作者：浙江金科機械傳動有限公司

   現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中，對精密移動平臺提出了不同的要求。而光纖通信領(lǐng)域的精密移動平臺大多要求是組裝式的，由X、Y兩個方向的精密移動機構(gòu)組裝成二維精密移動工作臺：由X、Y、Z三個方向的精密移動機構(gòu)組裝成三維精密移動工作臺等。由于裝配件的接觸面精度、剛度以及各運動件相對運動都會影響工作臺的精度，使得現(xiàn)有的三維精密移動平臺的精度達不到使用要求。為了滿足光纖通信領(lǐng)域的使用要求必須設(shè)計一個在三個方向上微調(diào)行程為15～20mm、精度在0.003mm內(nèi)的三維精密移動工作臺。
1.精密移動平臺整體設(shè)計
根據(jù)使用要求，所設(shè)計的三維精密移動工作臺應(yīng)滿足規(guī)定的行程范圍、精度、靈敏度的要求：同時還要工作性能穩(wěn)定可靠，消除空回，減小誤差。設(shè)計中采用組裝式的，其三個方向是相互垂直的，所以從下至上三個方向上主動件和從動件的運動方向可設(shè)定為笛卡兒坐標(biāo)系中的X、Y、Z三軸向。由于X、Y、Z各方向的配合面以及裝配關(guān)系直接影響到整體運行的精度，故對各裝配面以及運行部件的接觸表面都要求保持相應(yīng)的精度。
結(jié)構(gòu)設(shè)計 三維精密移動工作臺主要由支撐裝置、微位移驅(qū)動讀數(shù)裝置、承重及微位移機構(gòu)、連接裝置幾部分組成。微位移驅(qū)動讀數(shù)裝置、承重及微位移機構(gòu)的選擇和設(shè)計對整個產(chǎn)品的設(shè)計起著舉足輕重的作用。主要是采用螺旋微動裝置驅(qū)動，分劃筒讀數(shù)裝置示數(shù)，以及滾動摩擦導(dǎo)軌進行導(dǎo)移。也就是說，整個三維精密移動工作臺由支撐裝置——底座、底板，微位移驅(qū)動讀數(shù)裝置，承重及微位移機構(gòu)——三維方向上的滑板、導(dǎo)軌，以及連接裝置——直角固定塊等組成。 設(shè)計原則和設(shè)計原理 在幾何量測量儀器設(shè)計長期實踐的基礎(chǔ)上，形成了一些帶有普遍性的或在一定場合下帶有普遍性的設(shè)計原則和設(shè)計原理。這些設(shè)計原則和設(shè)計原理，根據(jù)不同儀器設(shè)計的具體情況，作為儀器設(shè)計中的技術(shù)措施，在保證和提高儀器精度、改善儀器性能、以及降低儀器成本等方面帶來了良好的效果。因此，如何在儀器的總體方案中遵循或恰當(dāng)?shù)剡\用這些原則和原理，便是儀器總體設(shè)計階段中應(yīng)當(dāng)突出考慮的一個內(nèi)容。在本設(shè)計中，為了減少阿貝誤差的影響，在底座的設(shè)計中盡量保證主動件與從動件之間運動的線性關(guān)系，導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工藝上盡量保證導(dǎo)軌有較好的運動直線性。采用螺旋微位移驅(qū)動讀數(shù)裝置，遵循測量鏈最短原則，盡量使測量環(huán)節(jié)最少，從而減少誤差、提高整體機構(gòu)的精度。 螺旋測微原理是指螺旋運動的直線位移與角位移成比例的原理。其套筒上刻有上、下兩排刻線，同排刻度線間距為1mm，上下兩排刻線錯開0.5mm，即與測微絲杠的螺距相等。微分筒上刻有50等分刻線，當(dāng)它旋轉(zhuǎn)一周時，絲杠位移0.5mm：轉(zhuǎn)動一格，絲杠移動0.01mm。所以螺旋測微器的分度值為0.01mm，靈敏度為0.001mm。
2.精密移動平臺精度分析
精度是儀器的一項重要技術(shù)指標(biāo)，儀器的精度分析是儀器設(shè)計中的重要一環(huán)，通常它是在設(shè)計過程中始終應(yīng)考慮的一個主要問題。這里的精度分析，既指儀器各零、部件誤差的合成，也指儀器設(shè)計中公差的分配和主要技術(shù)條件的確定，甚至還包括考慮為進一步減小儀器誤差而需采取的技術(shù)措施：如誤差的調(diào)整方法，補償件的設(shè)計等。如圖2所示，三維精密移動工作臺由以下3個組成環(huán)實現(xiàn)上述原理方案。