走進三維精密移動平臺的設計研究中心

添加時間：2016-7-3 5:35:11 作者：浙江金科機械傳動有限公司

   現代工業應用領域中，對精密移動平臺提出了不同的要求。而光纖通信領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域的使用要求必須設計一個在三個方向上微調行程為15～20mm、精度在0.003mm內的三維精密移動工作臺。
1.精密移動平臺整體設計
根據使用要求，所設計的三維精密移動工作臺應滿足規定的行程范圍、精度、靈敏度的要求：同時還要工作性能穩定可靠，消除空回，減小誤差。設計中采用組裝式的，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定為笛卡兒坐標系中的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的精度。
結構設計 三維精密移動工作臺主要由支撐裝置、微位移驅動讀數裝置、承重及微位移機構、連接裝置幾部分組成。微位移驅動讀數裝置、承重及微位移機構的選擇和設計對整個產品的設計起著舉足輕重的作用。主要是采用螺旋微動裝置驅動，分劃筒讀數裝置示數，以及滾動摩擦導軌進行導移。也就是說，整個三維精密移動工作臺由支撐裝置——底座、底板，微位移驅動讀數裝置，承重及微位移機構——三維方向上的滑板、導軌，以及連接裝置——直角固定塊等組成。 設計原則和設計原理 在幾何量測量儀器設計長期實踐的基礎上，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計原則和設計原理。這些設計原則和設計原理，根據不同儀器設計的具體情況，作為儀器設計中的技術措施，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地運用這些原則和原理，便是儀器總體設計階段中應當突出考慮的一個內容。在本設計中，為了減少阿貝誤差的影響，在底座的設計中盡量保證主動件與從動件之間運動的線性關系，導軌的結構設計及其工藝上盡量保證導軌有較好的運動直線性。采用螺旋微位移驅動讀數裝置，遵循測量鏈最短原則，盡量使測量環節最少，從而減少誤差、提高整體機構的精度。 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，當它旋轉一周時，絲杠位移0.5mm：轉動一格，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指標，儀器的精度分析是儀器設計中的重要一環，通常它是在設計過程中始終應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，也指儀器設計中公差的分配和主要技術條件的確定，甚至還包括考慮為進一步減小儀器誤差而需采取的技術措施：如誤差的調整方法，補償件的設計等。如圖2所示，三維精密移動工作臺由以下3個組成環實現上述原理方案。