金刚石滚轮常见的微位移机构

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      1. 金刚石滚轮常见的微位移机构

在金刚石滚轮微进给装置中,机械传动类型的结构有很多,主要有:螺旋传动、摩擦传动、齿轮传动、杠杆传动、凸轮机构以及它们之间相互组合而成的各种微进给装置。下面介绍几种常见的微进给机构:


微动手 2.大动手 3. 4. 5. 6. 3.1 -蜗杆微动装蜗轮——蜗杆式微进给装置

Fig. 3.1 The jiggle device of turbo-worm

 

 

微进给的实现:微进给手轮 1 的前端带有螺杆与(螺孔) 4 联接,旋紧微进

给手轮 1 使其与(大动)手轮靠紧;此时(大动)手轮 2 压紧与(螺孔) 4 间隙

配合的蜗轮 6,使蜗轮——蜗杆副被迫与(螺孔) 4 联接成一体,转动蜗杆 5 

动蜗轮 6 进而带动(螺孔) 4 转动。由于蜗轮——蜗杆副的降速比较大,从而实

现(螺孔)轴 4 的微进给。

  1. 弹性铰链微进给装置

 

 

 

    1. .调整垫 .弹性 .动轴 .动平台

 

6. 7.PTZ 驱动 8.电容传 9.支撑 10.传感器 3.2 性铰链微动

Fig. 3.2 The jiggle device of elastic gemel

 

 

金刚石滚轮微进给工作平台的结构示意图如图 3.2 所示。其主要组成部件有:底座、弹性铰链、压电陶瓷驱动器、高精度滚动导轨、支撑板、动平台和高精度电容传感器。支撑板采用整体结构,从而保证了微进给平台四个方向上的支撑刚度一致。动平台和弹性铰链采用整体弹簧钢线切割制成,以保证平台结构的对称性,避免由于装配产生的误差,进而提高微进给平台精度。预紧机构的四组弹性铰链对称布置,每组都由三个弹性铰链组成。这种设计方案既减小了动平台的变形又降低了弹性铰链变形环节的内应力,可以提高弹性铰链的疲劳强度,延长微进给平台的使用寿命。施加于压电陶瓷驱动器上的预紧力的大小可以通过改变调整垫块的厚度来调节。适当的预紧力可以消除工作台与陶瓷驱动器之间的间隙,提高接触刚度、响应速度和工作台的分辨率,并能在一定程度上改善电致伸缩陶瓷的非线性特性。四个高精度的滚动导轨用来提供动平台的侧向刚度,以弥补弹性铰链提供的侧向刚度不够而压电陶瓷驱动器又不能提供侧向刚度的缺点。高精度滚动导轨的预紧力可以通过装在支撑板上的调整螺栓来调节。驱动力由装在微进给平台中心的压电陶瓷驱动器提供。由于压电陶瓷驱动器的抗弯强度远远小于抗压强度,因此防止压电陶瓷驱动器在微进给平台工作时受到较大剪切力的作用[19]

  1. 摩檫传动微进给机构

 

 

    1. 弹性支 2.驱动 3.双联摩 4.直线运动输出 3.3 擦传动微进给机构示意图

Fig. 3.3 The jiggle scheme sketch of friction transmission

 

 

3.3 步进电机输出的旋转运动通过其驱动轴、摩擦从动减速轮(双联摩擦轮) 和直线运动输出杆,转化为直线位移进给。摩擦传动中所需要的预紧正压力NQ 过两侧的弹性支架施加。正压力预紧机构对称配置于由摩擦驱动轴、双联摩擦从动减速轮和直线运动输出杆构成的运动传递环节的两侧,摩擦驱动轴和直线运动输出杆的径向无固定轴承支承约束,两侧预紧机构提供的相等的预紧力对称地加于一体结构的双联摩擦轮上,使作用在其支承轴承上的径向合力为零,从而使支承轴承转动误差对摩擦传动精度的影响减至最小[18]

  1. 单轴弹性铰链微进给机构

3.4 所示为以单轴弹性铰链作为机械传动机构的压电驱动微进给工作台。采用高压稳压电源控制压电块的伸长或缩短,产生微进给,并通过预紧定位机构将微进给传递给具有多级放大作用的单轴弹性铰链机构,从而带动工作台做微小转动二维弹性铰链微进给机构弹性铰链工作台

3.5 所示为平面两坐标微进给机构,在一块整体金属上,通过线电极电火花切割形成各弹性铰链,各弹性铰链又相互组成一杠杆系统,采用弹性铰链——电致伸缩微进给器驱动,实现 XY 两个方向的移动(可简化成图 3.5 所示的四连杆机构), AB 两处各安装一个微进给驱动器,当在微进给驱动器上施加电压时,四连杆机构受力而变形,即可获得 XY 两个方向的微进给s x s y )。该机构已用于超大规模集成电路中的光学曝光装置、射线曝光装置以及反射镜加工的超精密加工机床等。这种机构能避免爬行和反向间隙,定位精度≤±0.03μm,重复精度高,它的移动速度小于等于 120mm/s;但其位移行程小050nm),且易受振动的影响[19][20]

2022年3月15日 15:38
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