申請?zhí)枺?01610258353.0
　　申請人：清華大學
　　發(fā)明人：李鐵民 杜云松 姜峣 李福華 張京雷 賈石 李逢春

　　摘要：本發(fā)明涉及一種超精密低速滾珠絲杠直線進給裝置。伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，帶動絲杠螺母運動，絲杠螺母通過柔性鉸鏈彈性機構(gòu)帶動工作臺沿著導(dǎo)軌低速平穩(wěn)運動。所述柔性鉸鏈彈性聯(lián)接機構(gòu)包括位于內(nèi)部的方形結(jié)構(gòu)剛性聯(lián)接內(nèi)平臺和位于外部的框型結(jié)構(gòu)剛性聯(lián)接外平臺，剛性聯(lián)接內(nèi)平臺和剛性聯(lián)接外平臺之間通過柔性鉸鏈單元連接；柔性鉸鏈單元采用直梁形柔性鉸鏈的平行組合形式進行機構(gòu)布置，對稱分布。絲杠螺母座與剛性聯(lián)接內(nèi)平臺連接，剛性聯(lián)接外平臺與工作臺連接。采用柔性鉸鏈彈性機構(gòu)能夠有效降低因滾珠絲杠彎曲對工作臺運動直線度的影響，實現(xiàn)超低速平穩(wěn)直線運動，滿足金剛石飛切機床加工光學零件的要求。 　　主權(quán)利要求：1.一種超精密低速滾珠絲杠直線進給裝置，包括導(dǎo)軌基座(1)，導(dǎo)軌基座(1)上設(shè)有導(dǎo)軌，工作臺(18)架設(shè)在導(dǎo)軌上；導(dǎo)軌基座(1)的中部固定有滾珠絲杠(6)，所述滾珠絲杠(6)的固定端通過聯(lián)軸器(9)與伺服電機(10)連接，浮動端通過支撐單元進行支撐；滾珠絲杠(6)上安裝有絲杠螺母(13)，所述絲杠螺母(13)與工作臺(18)連接；其特征在于，導(dǎo)軌基座(1)為U型，其一側(cè)的上部由下至上依次設(shè)有第一側(cè)面導(dǎo)軌(2)和第一上側(cè)導(dǎo)軌(4)，另一側(cè)的上部由下至上依次設(shè)有第二側(cè)面導(dǎo)軌(3)和第二上側(cè)導(dǎo)軌(5)，且導(dǎo)軌基座(1)的左右兩側(cè)相互平行、等高，第一側(cè)面導(dǎo)軌(2)和第二側(cè)面導(dǎo)軌(3)相互平行、等高，第一上側(cè)導(dǎo)軌(4)和第二上側(cè)導(dǎo)軌(5)相互平行、等高；導(dǎo)軌基座(1)、第一側(cè)面導(dǎo)軌(2)和第一上側(cè)導(dǎo)軌(4)在一側(cè)形成U型導(dǎo)軌槽，導(dǎo)軌基座(1)、第二側(cè)面導(dǎo)軌(3)和第二上側(cè)導(dǎo)軌(5)在另一側(cè)形成U型導(dǎo)軌槽，工作臺(18)的兩側(cè)嵌入兩個U型導(dǎo)軌槽內(nèi)，從而將工作臺(18)架設(shè)在各導(dǎo)軌上；滾珠絲杠(6)與各導(dǎo)軌平行，其上安裝有絲杠螺母(13)，所述絲杠螺母(13)上固定套裝有絲杠螺母座(14)，絲杠螺母座(14)通過柔性鉸鏈彈性聯(lián)接機構(gòu)(16)與工作臺(18)連接；所述柔性鉸鏈彈性聯(lián)接機構(gòu)(16)包括位于內(nèi)部的方形結(jié)構(gòu)剛性聯(lián)接內(nèi)平臺(19)和位于外部的框型結(jié)構(gòu)剛性聯(lián)接外平臺(20)，所述剛性聯(lián)接內(nèi)平臺(19)和剛性聯(lián)接外平臺(20)之間通過柔性鉸鏈單元連接；絲杠螺母座(14)與剛性聯(lián)接內(nèi)平臺(19)連接，剛性聯(lián)接外平臺(20)與工作臺(18)連接，從而實現(xiàn)絲杠螺母(13)與工作臺(18)之間的連接。
　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超精密低速滾珠絲杠直線進給裝置，其特征 在于，所述剛性聯(lián)接內(nèi)平臺(19)的右側(cè)和剛性聯(lián)接外平臺(20)的右側(cè)之間 通過第一柔性鉸鏈單元和第二柔性鉸鏈單元連接；所述剛性聯(lián)接內(nèi)平臺(19) 的下側(cè)和剛性聯(lián)接外平臺(20)的下側(cè)之間通過第三柔性鉸鏈單元和第四柔性 鉸鏈單元連接；所述剛性聯(lián)接內(nèi)平臺(19)的左側(cè)和剛性聯(lián)接外平臺(20)的 左側(cè)之間通過第五柔性鉸鏈單元和第六柔性鉸鏈單元連接；所述剛性聯(lián)接內(nèi)平 臺(19)的上側(cè)和剛性聯(lián)接外平臺(20)的上側(cè)之間通過第七柔性鉸鏈單元和 第八柔性鉸鏈單元連接；這些柔性鉸鏈單元關(guān)于剛性聯(lián)接內(nèi)平臺(19)的橫軸 成上下對稱分布，并關(guān)于剛性聯(lián)接內(nèi)平臺(19)的縱軸成左右對稱分布。
　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種超精密低速滾珠絲杠直線進給裝置，其特征 在于，所述第一柔性鉸鏈單元、第二柔性鉸鏈單元、第三柔性鉸鏈單元、第四 柔性鉸鏈單元、第五柔性鉸鏈單元、第六柔性鉸鏈單元、第七柔性鉸鏈單元和 第八柔性鉸鏈單元分別由2～3個平行分布的直梁型柔性鉸鏈組成。
　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種超精密低速滾珠絲杠直線進給裝置，其特征 在于，所述第一柔性鉸鏈單元、第二柔性鉸鏈單元、第五柔性鉸鏈單元和第六 柔性鉸鏈單元的柔性鉸鏈尺寸相同且平行分布；所述第三柔性鉸鏈單元、第四 柔性鉸鏈單元、第七柔性鉸鏈單元和第八柔性鉸鏈單元的柔性鉸鏈尺寸相同且 平行分布；且第一柔性鉸鏈單元、第二柔性鉸鏈單元、第五柔性鉸鏈單元和第 六柔性鉸鏈單元的柔性鉸鏈的尺寸略大于第三柔性鉸鏈單元、第四柔性鉸鏈單 元、第七柔性鉸鏈單元和第八柔性鉸鏈單元的柔性鉸鏈的尺寸。
　　5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述一種超精密低速滾珠絲杠直線進 給裝置，其特征在于，所述柔性鉸鏈彈性聯(lián)接機構(gòu)(16)采用航空鋁材一體加 工成型。
　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超精密低速滾珠絲杠直線進給裝置，其特征 在于，各導(dǎo)軌均為氣浮導(dǎo)軌，能夠減小工作臺(18)移動過程中的摩擦和波動。
　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超精密低速滾珠絲杠直線進給裝置，其特征 在于，導(dǎo)軌基座1、側(cè)面導(dǎo)軌、上側(cè)導(dǎo)軌和工作臺(18)均采用大理石材料。
　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超精密低速滾珠絲杠直線進給裝置，其特征 在于，所述滾珠絲杠(6)的固定端通過絲杠固定端支撐座(8)進行支撐，并 伸出絲杠固定端支撐座(8)與伺服電機(10)連接；浮動端通過絲杠浮動端 支撐座(7)進行支撐；其中，絲杠浮動端支撐座(7)通過支座支撐板(11) 固定在導(dǎo)軌基座(1)的一端，伺服電機(10)通過電機支撐座(12)固定在 導(dǎo)軌基座(1)的另一端，絲杠固定端支撐座(8)固定在導(dǎo)軌基座(1)上， 位于伺服電機(10)內(nèi)側(cè)。
　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超精密低速滾珠絲杠直線進給裝置，其特征 在于，所述絲杠螺母座(14)通過螺母聯(lián)接板(15)與剛性聯(lián)接內(nèi)平臺(19) 連接，剛性聯(lián)接外平臺(20)通過工作臺聯(lián)接板(17)與工作臺(18)連接。