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1、(10)申请公布号 CN 103955043 A (43)申请公布日 2014.07.30 CN 103955043 A (21)申请号 201410205791.1 (22)申请日 2014.05.15 G02B 7/00(2006.01) (71)申请人 哈尔滨工业大学 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大 直街 92 号 (72)发明人 刘海涛 孙雅洲 梁迎春 卢礼华 于福利 张庆春 (54) 发明名称 一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度 平台 (57) 摘要 一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度 平台, 属于高精度调整装置技术领域。 为解决现有 大尺寸光栅安装测试平台受。
2、中心高限制无法实现 五维调整, 以及现有四维调整装置整体刚度低、 稳 定性差问题。两个 x 轴光电接近开关通过两个 x 轴光电接近开关座与平动底座固接, 十字交叉导 轨组件的两根长导轨固定于平动底座上, 内侧滑 座组件固定于十字交叉导轨组件的四个十字滑块 之间, x轴平动驱动组件的x轴滚珠丝杠螺母固定 在内侧滑座组件的滑座基体内, y 轴平动驱动组 件与绕 x、 y、 z 轴旋转组件及内侧滑座组件固接, 绕 x、 y、 z 轴旋转组件与十字交叉导轨组件的两根 短导轨固接, 光栅安装组件与绕 x、 y、 z 轴旋转组 件固接。本发明用于大尺寸光栅安装测试。 (51)Int.Cl. 权利要求书 5。
3、 页 说明书 9 页 附图 13 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书5页 说明书9页 附图13页 (10)申请公布号 CN 103955043 A CN 103955043 A 1/5 页 2 1. 一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 其特征是 : 它包括平动组件 (1)、 光栅安装组件 (3) 以及绕 x、 y、 z 轴旋转组件 (2), 所述的平动组件 (1) 包括平动底座 (8)、 x 轴平动驱动组件 (4)、 y 轴平动驱动组件 (5)、 十字交叉导轨组件 (6)、 内侧滑座组件 (7)、 x 轴光电接近开关一 (11)、 x 轴光电接。
4、近开关座一 (12)、 x 轴光电接近开关二 (13) 及 x 轴 光电接近开关座二 (14) ; 所述的平动底座 (8) 为长方形平动底座, 所述的 x 轴光电接近开关一 (11) 通过 x 轴光 电接近开关座一 (12) 与平动底座 (8) 一端固接, 所述的 x 轴光电接近开关二 (13) 通过 x 轴光电接近开关座二(14)与平动底座(8)另一端固接 ; 所述的十字交叉导轨组件(6)的两 根长导轨平行于平动底座 (8) 长边固定于平动底座 (8) 上表面, 所述的内侧滑座组件 (7) 水平设置在平动底座 (8) 上方, 且内侧滑座组件 (7) 固定设置在十字交叉导轨组件 (6) 的 四。
5、个十字滑块之间, 所述的 x 轴平动驱动组件 (4) 与平动底座 (8) 上表面固接, x 轴平动驱 动组件 (4) 的 x 轴滚珠丝杠螺母 (28) 固定在内侧滑座组件 (7) 的滑座基体 (18) 内, 所述 的 y 轴平动驱动组件 (5) 通过 y 轴平动调整电机座 (38) 与绕 x、 y、 z 轴旋转组件 (2) 的转 动托板 (46) 固接 ; 所述的 y 轴平动驱动组件 (5) 通过 y 轴平动连接弯板 (9) 与所述的内 侧滑座组件 (7) 固接, 所述的绕 x、 y、 z 轴旋转组件 (2) 设置于平动组件 (1) 上, 且绕 x、 y、 z 轴旋转组件 (2) 的转动托板 。
6、(46) 与十字交叉导轨组件 (6) 的短导轨一 (16) 和短导轨二 (16-1) 固接 ; 所述的光栅安装组件 (3) 设置于绕 x、 y、 z 轴旋转组件 (2) 上, 且光栅安装组 件 (3) 的光栅安装板 (105) 与绕 x、 y、 z 轴旋转组件 (2) 的零件托板二 (43) 上表面固接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 其特征 是 : 所述的 x 轴平动驱动组件 (4) 包括 x 轴平动调整电机座 (27)、 x 轴平动步进电机 (23)、 x 轴平动减速器 (24)、 x 轴平动联轴器 (25)、 x 轴滚珠丝杠螺母 (28)、 。
7、x 轴滚珠丝杠 (29)、 x 轴平动轴承座一 (26)、 x 轴平动轴承座二 (30) 及 x 轴电磁制动器 (31) ; 所述的 x 轴平动步 进电机 (23) 通过 x 轴平动减速器 (24) 与 x 轴平动调整电机座 (27) 固接, 所述的 x 轴滚珠 丝杠 (29) 一端通过 x 轴平动轴承座一 (26) 支撑, 所述的 x 轴平动轴承座一 (26) 与 x 轴平 动调整电机座 (27) 上表面固接, x 轴滚珠丝杠 (29) 所述的一端与 x 轴平动减速器 (24) 的 轴端之间通过 x 轴平动联轴器 (25) 连接, x 轴滚珠丝杠 (29) 另一端与 x 轴平动轴承座二 (3。
8、0)配合安装, 所述的x轴电磁制动器(31)内环与x轴滚珠丝杠(29)所述的另一端相连, x 轴电磁制动器 (31) 外环与 x 轴平动轴承座二 (30) 固接, 所述的 x 轴滚珠丝杠螺母 (28) 与 x 轴滚珠丝杠 (29) 旋接, x 轴平动驱动组件 (4) 通过 x 轴平动调整电机座 (27) 和 x 轴 平动轴承座二 (30) 与所述的平动底座 (8) 上表面固接。 3. 根据权利要求 2 所述的一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 其特征 是 : 所述的 y 轴平动驱动组件 (5) 包括 y 轴平动调整电机座 (38)、 y 轴平动步进电机 (32)、 y 轴平动减速器 。
9、(33)、 y 轴平动联轴器 (34)、 y 轴滚珠丝杠 (37)、 y 轴滚珠丝杠螺母 (36)、 y 轴平动轴承座一 (35)、 y 轴平动轴承座二 (40)、 y 轴电磁制动器 (39)、 y 轴平动连接弯板 (9)、 y 轴光电开关座一 (42)、 y 轴光电接近开关一 (41)、 y 轴光电开关座二 (42-1) 及 y 轴 光电接近开关二 (41-1) ; 所述的 y 轴平动步进电机 (32) 通过 y 轴平动减速器 (33) 与 y 轴 平动调整电机座 (38) 固接, 所述的 y 轴滚珠丝杠 (37) 两端通过 y 轴平动轴承座一 (35) 和 y 轴平动轴承座二 (40) 支。
10、撑, 所述的 y 轴平动轴承座一 (35) 和 y 轴平动轴承座二 (40) 与 y 轴平动调整电机座 (38) 上表面固接, 所述的 y 轴平动减速器 (33) 与 y 轴滚珠丝杠 (37) 权 利 要 求 书 CN 103955043 A 2 2/5 页 3 一端之间通过 y 轴平动联轴器 (34) 连接, 所述的 y 轴滚珠丝杠螺母 (36) 与 y 轴滚珠丝杠 (37) 旋接, y 轴滚珠丝杠螺母 (36) 与 y 轴平动连接弯板 (9) 固接, 所述的 y 轴光电接近开 关一 (41) 设置于 y 轴光电开关座一 (42) 的螺纹孔内, 所述的 y 轴光电接近开关二 (41-1) 设。
11、置于 y 轴光电开关座二 (42-1) 的螺纹孔内, 所述的 y 轴光电开关座一 (42) 及 y 轴光电 开关座二 (42-1) 均与 y 轴平动连接弯板 (9) 固接, 所述的 y 轴电磁制动器 (39) 内环与 y 轴滚珠丝杠 (37) 另一端相连, y 轴电磁制动器 (39) 外环与 y 轴平动轴承座二 (40) 固接, 所述的 y 轴平动驱动组件 (5) 通过 y 轴平动调整电机座 (38) 与绕 x、 y、 z 轴旋转组件 (2) 的转动托板 (46) 固接。 4. 根据权利要求 3 所述的一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 其特征 是 : 所述的十字交叉导轨组件 (6)。
12、 包括两根长导轨、 两根短导轨及四个十字滑块, 所述的 两根长导轨分别是长导轨一 (17) 和长导轨二 (17-1), 所述的两根短导轨分别是短导轨 一 (16) 和短导轨二 (16-1), 所述的四个十字滑块分别是十字滑块一 (15)、 十字滑块二 (15-1)、 十字滑块三 (15-2) 和十字滑块四 (15-3) ; 所述的长导轨一 (17) 上滑动设置有十 字滑块一 (15) 和十字滑块二 (15-1), 所述的长导轨二 (17-1) 上滑动设置有十字滑块三 (15-2) 和十字滑块四 (15-3), 且十字滑块二 (15-1) 与十字滑块三 (15-2) 相对设置, 十字 滑块一 (。
13、15) 与十字滑块四 (15-3) 相对设置, 十字滑块二 (15-1) 与十字滑块三 (15-2) 上 滑动设置有短导轨二 (16-1), 十字滑块一 (15) 与十字滑块四 (15-3) 上滑动设置有短导轨 一 (16)。 5. 根据权利要求 4 所述的一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 其特征 是 : 所述的内侧滑座组件 97) 包括滑座基体 (18)、 滑座调整连片 (19)、 滑座连片一 (20-1)、 滑座连片二 (20)、 滑座连片三 (21-1)、 滑座连片四 (21) 及滑座连片五 (22) ; 所述的滑座调 整连片 (19) 通过锁紧螺钉固定于滑座基体 (18) 。
14、上表面, 滑座调整连片 (19) 与十字滑块二 (15-1) 固接, 所述的滑座基体 (18) 与十字滑块三 (15-2) 固接, 所述的滑座连片一 (20-1) 一端与滑座基体 (18) 相连, 滑座连片一 (20-1) 另一端与滑座连片三 (21-1) 一端相连, 所 述的滑座连片二 (20) 一端与滑座基体 (18) 相连, 滑座连片二 (20) 另一端与滑座连片四 (21) 一端相连, 所述的滑座连片五 (22) 分别与滑座连片三 (21-1) 和滑座连片四 (21) 固 接, 滑座连片三 (21-1) 与十字滑块一 (15) 固接, 滑座连片四 (21) 与十字滑块四 (15-3) 。
15、固 接, 滑座基体 (18) 上设有轴孔, 轴孔的轴线平行于平动底座 (8) 长边设置, 所述的 x 轴平动 驱动组件 (4) 的滚珠丝杠螺母 (28) 固定于滑座基体 (18) 的轴孔内。 6. 根据权利要求 1 所述的一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 其特征 是 : 所述的绕 x、 y、 z 轴旋转组件 (2) 包括转动托板 (46)、 零件托板三 (45)、 零件托板一 (44)、 零件托板二(43)、 z旋转轴(53)、 角接触背对背轴承(58)、 角接触轴承压环(56)、 角接 触轴承端盖 (57)、 z 轴电机托框 (10)、 z 轴驱动弯板 (48)、 辅助支承组件一。
16、 (55)、 辅助支承 组件二(55-1)、 支撑轴组件一(51)、 支撑轴组件二(51-1)、 支撑轴组件三(51-2)、 支撑轴组 件四 (51-3)、 z 轴旋转驱动组件 (49)、 x 轴旋转驱动组件 (47) 及 y 轴旋转驱动组件 (50) ; 所述的转动托板 (46) 上设有轴承台肩孔, 所述的角接触背对背轴承 (58) 安装于转动托板 (46) 的轴承台肩孔内, 角接触背对背轴承 (58) 通过设置在转动托板 (46) 的轴承台肩孔内 的角接触轴承端盖 (57) 压住角接触背对背轴承 (58) 外环, 所述的角接触轴承端盖 (57) 与 转动托板 (46) 固连, 所述的零件托。
17、板三 (45) 上设有轴孔, 零件托板三 (45) 的轴孔与 z 旋 权 利 要 求 书 CN 103955043 A 3 3/5 页 4 转轴 (53) 一端配合安装, z 旋转轴 (53) 另一端与角接触背对背轴承 (58) 内环配合安装, 角接触背对背轴承 (58) 内环通过角接触轴承压环 (56) 固定, 以实现转动托板 (46) 和零件 托板三 (45) 之间的相对旋转 ; z 轴旋转驱动组件 (49) 的 z 轴旋转基座 (128) 通过 z 轴电 机托框 (10) 与转动托板 (46) 的一侧固接, z 轴旋转驱动组件 (49) 的 z 轴旋转推板 (125) 通过 z 轴驱动弯。
18、板 (48) 与零件托板三 (45) 固接, 辅助支承组件一 (55) 和辅助支承组件二 (55-1) 结构相同且二者均固定于转动托板 (46) 上, 所述的辅助支承组件一 (55) 和辅助支 承组件二 (55-1) 相对于 z 旋转轴 (53) 的旋转轴线对称布置, 且辅助支承组件一 (55) 和辅 助支承组件二 (55-1) 旋转半径相同 ; 所述的辅助支承组件一(55)包括导轨转接板(103)、 支撑滚动导轨一(101)、 支撑滚动 导轨二(102)、 圆柱轴环(99)及圆柱轴环套(100) ; 所述的支撑滚动导轨一(101)和支撑滚 动导轨二 (102) 十字交叉布置, 支撑滚动导轨一。
19、 (101) 和支撑滚动导轨二 (102) 中间通过 导轨转接板 (103) 连接, 所述的圆柱轴环 (99) 外环配合安装在圆柱轴环套 (100) 内, 圆柱 轴环(99)内环与零件托板三(45)连接, 所述的圆柱轴环套(100)与支撑滚动导轨一(101) 的滑块连接 ; 所述的支撑轴组件一 (51)、 支撑轴组件二 (51-1)、 支撑轴组件三 (51-2)、 支撑轴组件 四 (51-3) 结构相同且均包括支撑轴 (97) 和球面轴承 (98) ; 所述的支撑轴 (97) 一端与球 面轴承 (98) 内环配合, 所述的零件托板三 (45) 上沿 x 轴线万向上布置有两个轴孔, 支撑 轴组件。
20、一 (51) 和支撑轴组件二 (51-1) 的支撑轴 (97) 另一端分别配合安装于零件托板三 (45) 上所对应的轴孔内, 所述的零件托板一 (44) 同样位置沿 x 轴线万向上布置有两个轴 承孔, 支撑组件一 (51) 和支撑组件二 (51-1) 的球面轴承 (98) 外环分别配合安装于零件托 板一 (44) 相应的轴承孔内, 零件托板一 (44) 上沿 y 轴线万向上布置有两个轴孔, 支撑轴 组件三 (51-2) 和支撑轴组件四 (51-3) 的支撑轴 (97) 另一端分别配合安装于零件托板一 (44) 的轴孔内 ; 零件托板二 (43) 同样位置沿 y 轴线万向上布置有两个轴承孔, 支。
21、撑轴组件 三 (51-2) 和支撑轴组件四 (51-3) 的球面轴承 (98) 外环分别配合安装于零件托板二 (43) 相应的轴承孔内。 7. 根据权利要求 6 所述的一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 其特征 是 : 所述的 x 轴旋转驱动组件 (47) 包括 x 轴涡轮丝杆升降机托板 (88)、 x 轴旋转步递电机 (91)、 x 轴旋转减速器 (92)、 x 轴旋转联轴器 (89)、 x 轴旋转电机座 (90)、 x 轴涡轮丝杆升降 机 (87)、 x 轴旋转电磁制动器 (85)、 x 轴旋转电磁制动器支座 (86)、 x 轴丝杆过渡连接组件 (70) 及 x 轴转动连杆 (8。
22、2), 所述的 x 轴丝杆过渡连接组件 (70) 包括 x 轴丝杆升降机连接 套 (80)、 x 轴驱动球面轴承 (81) 及 x 轴驱动球面轴承套 (79) ; 所述的 x 轴丝杆升降机连接 套 (80) 外环与 x 轴驱动球面轴承 (81) 内环配合连接, x 轴驱动球面轴承 (81) 外环与 x 轴 驱动球面轴承套 (79) 的轴孔配合安装 ; 所述的 x 轴旋转电机座 (90) 固定设置于 x 轴涡轮 丝杆升降机托板 (88) 上表面的一端, x 轴旋转步递电机 (91) 通过 x 轴旋转减速器 (92) 与 x 轴旋转电机座 (90) 固接, 所述的 x 轴旋转减速器 (92) 的轴。
23、与 x 轴涡轮丝杆升降机 (87) 的输入轴之间通过 x 轴旋转联轴器 (89) 连接 ; x 轴旋转电磁制动器支座 (86) 固定设置于 x 轴涡轮丝杆升降机托板 (88) 上表面的另一端, x 轴旋转电磁制动器 (85) 内环与 x 轴涡轮 丝杆升降机 (87) 的另一输入端相连, x 轴旋转电磁制动器 (85) 外环与 x 轴旋转电磁制动 器支座 (86) 固接 ; x 轴涡轮丝杆升降机 (87) 的 x 轴升降螺母 (83) 外环与 x 轴丝杆过渡连 权 利 要 求 书 CN 103955043 A 4 4/5 页 5 接组件 (70) 的 x 轴丝杆升降机连接套 (80) 内孔紧固安。
24、装, x 轴丝杆过渡连接组件 (70) 的 x 轴驱动球面轴承套 (79) 与 x 轴转动连杆 (82) 一端固接, x 轴转动连杆 (82) 的另一端与 所述的零件托板一 (44) 固连, x 轴涡轮丝杆升降机托板 (88) 与所述的零件托板三 (45) 固 连。 8. 根据权利要求 6 或 7 所述的一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 其特 征是 : 所述的 y 轴旋转驱动组件 (50) 包括 y 轴涡轮丝杆升降机托板 (63)、 y 轴旋转步进电 机 (59)、 y 轴旋转减速器 (71)、 y 轴旋转联轴器 (60)、 y 轴旋转电机座 (61)、 y 轴涡轮丝杆 升降机 (。
25、62)、 y 轴旋转电磁制动器 (65)、 y 轴旋转电磁制动器支座 (64)、 y 轴丝杆过渡连接 组件 (131)、 y 轴转动连杆 (68) 及压电陶瓷驱动组件 (69), 所述的 y 轴丝杆过渡连接组件 (131) 包括 y 轴丝杆升降机连接套 (133)、 y 轴驱动球面轴承 (134) 及 y 轴驱动球面轴承套 (132), 所述的y轴丝杆升降机连接套(133)外环与y轴驱动球面轴承(134)内环配合连接, y 轴驱动球面轴承 (134) 外环与 y 轴驱动球面轴承套 (132) 的轴孔配合安装 ; 所述的压电 陶瓷驱动组件 (69) 包括柔性铰链 (76)、 驱动钢球 (73)、。
26、 惟孔螺钉 (74)、 压电陶瓷 (72)、 压 电陶瓷螺钉 (75)、 锁紧螺钉 (77) 及支撑螺钉 (78), 所述的压电陶瓷螺钉 (75) 与压电陶瓷 (72) 一端旋紧固接, 支撑螺钉 (78) 与压电陶瓷螺钉 (75) 旋紧固接, 所述的锥孔螺钉 (74) 与压电陶瓷 (72) 另一端固接, 所述的柔性铰链 (76) 设有中空腔, 压电陶瓷螺钉 (75)、 支撑 螺钉 (78)、 压电陶瓷 (72) 及锥孔螺钉 (74) 均设置在柔性铰链 (76) 的中空腔内, 且柔性铰 链(76)的中空腔内与锥孔螺钉(74)相邻端面至锥孔螺钉(74)之间放入驱动钢球(73), 锁 紧螺钉 (77。
27、) 与柔性铰链 (76) 螺旋配合, 且锁紧螺钉 (77) 与支撑螺钉 (78) 位于同一侧, 柔 性铰链 (76) 通过锁紧螺钉 (77) 旋紧使压电陶瓷 (72) 预紧 ; 所述的 y 轴旋转电机座 (61) 固定设置于 y 轴涡轮丝杆升降机托板 (63) 上表面的一端, y 轴旋转步递电机 (59) 通过 y 轴旋转减速器 (71) 与 y 轴旋转电机座 (61) 固接, y 轴旋转减速器 (71) 的轴与 y 轴涡轮丝 杆升降机 (62) 的一个输入轴之间通过 y 轴旋转联轴器 (60) 连接 ; y 轴旋转电磁制动器支 座 (61) 固定设置于 y 轴涡轮丝杆升降机托板 (63) 上。
28、表面的另一端, y 轴旋转电磁制动器 (65) 内环与 y 轴涡轮丝杆升降机 (62) 的另一输入轴连接, y 轴旋转电磁制动器 (65) 外环 与 y 轴旋转电磁制动器支座 (64) 固接 ; y 轴涡轮丝杆升降机 (62) 的 y 轴升降螺母 (67) 外 环面与 y 轴丝杆过渡连接组件 (131) 的 y 轴丝杆升降机连接套 (133) 内孔紧固安装, y 轴 丝杆过渡连接组件 (131) 的 y 轴驱动球面轴承套 (132) 与压电陶瓷驱动组件 (69) 的柔性 铰链 (76) 固接, 压电陶瓷驱动组件 (69) 的柔性铰链 (76) 输出端与 y 轴转动连杆 (68) 的 中空内部的。
29、一端固接, y 轴转动连杆 (68) 的另一端与所述的零件托板二 (43) 固连, y 轴涡 轮丝杆升降机托板 (63) 与所述的零件托板一 (44) 固接。 9. 根据权利要求 1 所述的一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 其特征 是 : 所述的光栅安装组件 (3) 包括光栅安装板 (105)、 聚氯四氟乙烯挡块一 (112)、 聚氯四 氟乙烯挡块二 (112-1)、 聚氯四氟乙烯挡块三 (113)、 聚氯四氟乙烯挡块四 (113-1)、 聚氯四 氟乙烯挡板一(109)、 聚氯四氟乙烯挡板二(109-1)、 锁紧板一(110)、 锁紧板二(110-1)、 吊 装板(104)、 四恨。
30、连接柱(111)及四个吊环(108) ; 所述的光栅安装板(105)为长万形板, 所 述的大尺寸光栅 (106) 竖直且浮动设置于光栅安装板 (105) 上表面, 聚氯四氟乙烯挡块一 (112)、 聚氯四氟乙烯挡块二 (112-1)、 聚氯四氟乙烯挡块三 (113) 及聚氯四氟乙烯挡块四 (113-1)分别固定于光栅安装板(105)的上表面四周, 且聚氯四氟乙烯挡块一(112)与聚氯 权 利 要 求 书 CN 103955043 A 5 5/5 页 6 四氟乙烯挡块二 (112-1) 平行于光栅安装板 (105) 宽边设置, 聚氯四氟乙烯挡块三 (113) 与聚氯四氟乙烯挡块四 (113-1)。
31、 平行于光栅安装板 (105) 长边设置, 锁紧板一 (110) 固定 于光栅安装板 (105) 上表面一端且与四氟乙烯挡块一 (112) 相邻设置, 锁紧板二 (110-1) 固定于光栅安装板 (105) 上表面另一端且与聚氯四氟乙烯挡块二 (112-1) 相邻设置, 光栅 锁紧板一(110)和大尺寸光栅(106)之间固定有聚氯四氟乙烯挡板一(109), 光栅锁紧板二 (110-1) 和大尺寸光栅 (106) 之间固定有聚氯四氟乙烯挡板二 (109-1), 四恨连接柱 (111) 一端分别与光栅安装板 (105) 上表面四角固接, 另一端与吊装板 (104) 用螺母连接, 吊装 板 (104。
32、) 水平设置在大尺寸光栅 (106) 上万, 所述的四个有吊环 (108) 分别固定于吊装板 (104) 上表面四角。 权 利 要 求 书 CN 103955043 A 6 1/9 页 7 一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台 技术领域 0001 本发明涉及一种用于光栅安装测试的五维高精度平台, 属于高精度调整装置技术 领域。 背景技术 0002 高精度大尺寸光栅是一种精密的 KDP 晶体分光元件, 是高能激光脉冲装置的核心 部件元件, 光栅面积的需求己达到了米级甚至更大。高能短脉冲激光装置是实现惯性约束 聚变快点火的必要工具, 各光栅需要调整其相对位置来实现高能短脉冲, 因此, 需要能。
33、够实 现其相对位置关系精确调整和姿态调整的安装平台。该装置同时需要调整五个自由度, 满 足中心高的要求, 并且具有足够的刚度和极高定位精度, 以及良好的总体稳定性。 0003 高精度安装平台涉及精密机械设计、 微递给机构等多个学科, 是激光核聚变领域 中十分重要的关键技术。发明人前期对拼接光栅姿态调整装置进行过相关研究, 并拥有专 利号为2L201110080207 0、 授权公告日为2011年08月17日、 授权公告号为CN102156340A、 名称为 拼接光栅的高精密位姿调整装置的发明专利 ( 下称该专利 ) ; 以及申请号为 CN2013101268554、 公开日为 2013 年 7。
34、 月 10 日、 公开号为 CN103197397A、 名称为 一种用 于光栅拼接的整体四维高精度调整装置 的发明专利申请 ( 下称该专利申请 )。 0004 在该专利中采用的是滚动直线导轨和圆弧导轨作为支撑, 在驱动部分采用弹簧分 离式结构, 整体的稳定性、 刚度以及驱动刚度都受到影响, 只能实现四维调整 ; 在该专利申 请中, 平动采用滚动导轨支撑, 旋转运动通过回转轴和高精度轴承来实现, 驱动部分采用了 弹性钢片式结构, 整体的稳定性、 刚度以及驱动刚度都有所提高。但对于大尺寸光栅来说, 要求安装平台中心高小于330mm, 绕y轴调整精度需要达到0.05角秒, 并且需要实现五维运 动, 。
35、而这些要求都是现有技术无法实现的, 因此需要设计一种全新的光栅安装调整装置。 发明内容 0005 本发明的目的是为了解决现有大尺寸光栅安装测试平台受中心高限制无法实现 五维调整, 以及现有四维调整装置整体刚度低、 稳定性差的问题, 递而提供一种具有较高的 调整精度和整体稳定性的用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台。 0006 本发明采取的技术万案是 : 一种用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 它 包括平动组件、 光栅安装组件以及绕 x、 y、 z 轴旋转组件, 所述的平动组件包括平动底座、 x 轴 平动驱动组件、 y 轴平动驱动组件、 十字交叉导轨组件、 内侧滑座组件、 x 轴光电接近。
36、开 关一、 x 轴光电接近开关座一、 x 轴光电接近开关二及 x 轴光电接近开关座二 ; 0007 所述的平动底座为长万形平动底座, 所述的 x 轴光电接近开关一通过 x 轴光电接 近开关座一与平动底座一端固接, 所述的 x 轴光电接近开关二通过 x 轴光电接近开关座二 与平动底座另一端固接 ; 所述的十字交叉导轨组件的两根长导轨平行于平动底座长边固定 于平动底座上表面, 所述的内侧滑座组件水平设置在平动底座上万, 且内侧滑座组件固定 设置在十字交叉导轨组件的四个十字滑块之间, 所述的 x 轴平动驱动组件与平动底座上表 说 明 书 CN 103955043 A 7 2/9 页 8 面固接, x。
37、 轴平动驱动组件的 x 轴滚珠丝杠螺母固定在内侧滑座组件的滑座基体内, 所述的 y 轴平动驱动组件通过 y 轴平动调整电机座与绕 x、 y、 z 轴旋转组件的转动托板固接 ; 所述 的 y 轴平动驱动组件通过 y 轴平动连接弯板与所述的内侧滑座组件固接, 所述的绕 x、 y、 z 轴旋转组件设置于平动组件上, 且绕 x、 y、 z 轴旋转组件的转动托板与十字交叉导轨组件的 短导轨一和短导轨二固接 ; 所述的光栅安装组件设置于绕 x、 y、 z 轴旋转组件上, 且光栅安 装组件的光栅安装板与绕 x、 y、 , 轴旋转组件的零件托板二上表面固接。 0008 本发明的有益效果在于 : 本发明实现了大。
38、尺寸光栅安装测试平台的五个自由度 的复合调整, 所述的五个自由度分别是绕 x 轴旋转、 绕 y 轴旋转、 绕 z 轴旋转、 x 轴平动、 y 轴 平动。本发明解决了光栅安装测试平台中心高度受限的问题, 并可使本发明的光栅安装测 试平台中心高控制在 330mm 以内。同时, 绕 y 轴旋转采用宏微结合的驱动万式, 获得了较高 的分辨率, 其分辨率可达到 0.02 角秒, 各个自由度采用电机、 滚珠丝杠和滚动导轨相结合 或者螺旋丝杆升降机的驱动万式, , 轴旋转采用旋转轴和高精度轴承来实现, x 轴旋转和 y 轴旋转采用高精度球面轴承三点支撑来实现, 并且 x 轴旋转和 y 轴旋转互不干涉, x、。
39、 , 轴旋 转精度可达 10 角秒, y 轴旋转精度可达 005 角秒, x、 y 轴平动精度可达 10 微米。本发明 具有结构紧凑、 调整精度高和稳定性强等优点, 机构中的电磁制动器和光电接近开关等停 止、 限位机构, 安个性强。因此, 本发明可以实现大尺寸光栅五维的高精度位置姿态调整。 附图说明 0009 图 1 是本发明的用于大尺寸光栅安装测试的五维高精度平台的三维视图 ; 0010 图 2 是平动组件 1 的总体结构三维视图 ; 0011 图 3 是 y 轴平动驱动组件 5 的士视图 ; 0012 图 4 是 x 轴平动驱动组件 4 的三维视图 ; 0013 图 5 是绕 x、 y、 。
40、z 轴旋转组件 2 的三维视图 ; 0014 图 6 是绕 x、 y、 z 轴旋转组件 2 过 z 旋转轴 53 的旋转轴线的主剖视图 ; 0015 图 7 是 x 轴旋转驱动组件 47 的三维视图 ; 0016 图 8 是 y 轴旋转驱动组件 50 的三维视图 ; 0017 图 9 是辅助艾承组件一 55 或辅助艾承组件二 55-1 的主视图 ; 0018 图 10 是 x 轴丝杆过渡连接组件 70 的主剖视图 ; 0019 图 11 是压电陶瓷驱动组件 69 的主视图 ; 0020 图 12 是光栅安装组件 3 的三维视图 ; 0021 图 13 是 z 轴旋转驱动组件 49 的主视图。 。
41、0022 图中的零部件名称及标号如下 : 0023 平动组件 1 ; 绕 x、 y、 z 轴旋转组件 2 ; 光栅安装组件 3 ; x 轴平动驱动组件 4 ; y 轴 平动驱动组件 5 ; 十字交叉导轨组件 6 ; 内侧滑座组件 7 ; 平动底座 8 ; y 轴平动连接弯板 9 ; z 轴电机托框 1O ; x 轴光电接近开关一 1l ; x 轴光电接近开关座一 12 ; x 轴光电接近开关二 13 ; x 轴光电接近开关座二 14 ; 十字滑块一 15 ; 十字滑块二 15-1 ; 十字滑块三 15-2 ; 十字滑 块四 15-3 ; 短导轨一 16 ; 短导轨二 16-1 ; 长导轨一 1。
42、7 ; 长导轨二 17-1 ; 滑座基体 18 ; 滑座 调整连片 19 ; 滑座连片二 20 ; 滑座连片一 20-1 ; 滑座连片四 21 ; 滑座连片三 21-1 ; 滑座连 片五 22 ; x 轴平动步进电机 23 ; x 轴平动减速器 24 ; x 轴平动联轴器 25 ; x 轴平动轴承座一 说 明 书 CN 103955043 A 8 3/9 页 9 26 ; x 轴平动调整电机座 27 ; x 轴滚珠丝杠螺母 28 ; x 轴滚珠丝杠 2g ; x 轴平动轴承座二 30 ; x轴电磁制动器31 ; y轴平动步进电机32 ; y轴平动减速器33 ; y轴平动联轴器34 ; y轴平动。
43、 轴承座一 35 ; y 轴滚珠丝杠螺母 36 ; y 轴滚珠丝杠 37 ; y 轴平动调整电机座 38 ; y 轴电磁制 动器 39 ; y 轴平动轴承座二 40 ; y 轴光电接近开关一 41 ; y 轴光电接近开关二 41-l ; y 轴光 电开关座一42 ; y轴光电开关座二42-1 ; 零件托板二43 ; 零件托板一44 ; 零件托板三45 ; 转 动托板 46 ; x 轴旋转驱动组件 47 ; , 轴驱动弯板 48 ; , 轴旋转驱动组件 49 ; y 轴旋转驱动组 件50 ; 支撑轴组件一51 ; 支撑轴组件二51-1 ; 支撑轴组件三51-2 ; 支撑轴组件四51-3 ; , 。
44、旋 转轴 53 ; 辅助支承组件一 55 ; 辅助支承组件二 55-1 ; 角接触轴承压环 56 ; 角接触轴承端盖 57 ; 角接触背对背轴承 58 ; y 轴旋转步进电机 59 ; y 轴旋转联轴器 60 ; y 轴旋转电机座 61 ; y 轴涡轮丝杆升降机 62 ; y 轴涡轮丝杆升降机托板 63 ; y 轴旋转电磁制动器支座 64 ; y 轴旋 转电磁制动器 65 ; y 轴升降螺母 67 ; y 轴转动连杆 68 ; 压电陶瓷驱动组件 69 ; x 轴丝杆过渡 连接组件 70 ; y 轴旋转减速器 71 ; 压电陶瓷 72 ; 驱动 钢球 73 ; 锥孔螺钉 74 ; 压电陶瓷螺钉 。
45、75 ; 柔性铰链 76 ; 锁紧螺钉 77 ; 支撑螺钉 78 ; x 轴驱动球面轴承套 79 ; x 轴丝杆升降机连接 套 80 ; x 轴驱动球面轴承 81 ; x 轴转动连杆 82 ; x 轴升降螺母 83 ; x 轴旋转电磁制动器 85 ; x 轴旋转电磁制动器支座 86 ; x 轴涡轮丝杆升降机 87 ; x 轴涡轮丝杆升降机托板 88 ; x 轴旋转 联轴器 89 ; x 轴旋转电机座 9O ; x 轴旋转步进电机 91 ; x 轴旋转减速器 92 ; 支撑轴 97 ; 球面 轴承 98 ; 圆柱轴环 99 ; 圆柱轴环套 100 ; 支撑滚动导轨一 101 ; 支撑滚动导轨二 。
46、102 ; 导轨转 接板103 ; 吊装板104 ; 光栅安装板105 ; 大尺寸光栅106 ; 光栅罩107 ; 吊环108 ; 聚氯四氟乙 烯挡板一 109 ; 聚氯四氟乙烯挡板二 109-1 ; 锁紧板一 110 ; 锁紧板二 110-1 ; 连接柱 111 ; 聚 氯四氟乙烯挡块一 112 ; 聚氯四氟乙烯挡块二 112-1 ; 聚氯四氟乙烯挡块三 113 ; 聚氯四氟 乙烯挡块四113-1 ; z轴旋转步进电机114 ; z轴旋转减速器115 ; z轴旋转电机座116 ; z轴旋 转联轴器 117 ; z 轴旋转轴承座 118 ; , 轴旋转滚珠丝杠 119 ; , 轴旋转滚珠丝杠螺。
47、母 120 ; , 轴旋转驱动钢片压板 121 ; , 轴旋转驱动钢片夹板一 122 ; z 轴旋转驱动钢片 123 ; z 轴旋转 驱动钢片夹板二 124 ; z 轴旋转推板 125 ; z 轴旋转调整锁紧板 126 ; z 轴旋转调整锁紧垫板 127 ; , 轴旋转基座 128 ; , 轴旋转平面托板 129 ; z 轴旋转滚动导轨 130 ; y 轴丝杆过渡连接 组件 131 ; y 轴驱动球面轴承套 132 ; y 轴丝杆升降机连接套 133 ; y 轴驱动球面轴承 134。 具体实施方式 0024 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明 : 本实施方式在以本发明技术方 案为前提下进。
48、行实施, 但本发明的保护范围不限于下述实施方式。 0025 具体实施方式一:如图1、 图2、 图5及图12所示, 本实施方式所涉及的一种用于大 尺寸光栅安装测试的五维高精度平台, 它包括平动组件 1、 光栅安装组件 3 以及绕 x、 y、 z 轴 旋转组件 2, 所述的平动组件 1 包括平动底座 8、 x 轴平动驱动组件 4、 y 轴平动驱动组件 5、 十字交叉导轨组件 6、 内侧滑座组件 7、 x 轴光电接近开关一 1l、 x 轴光电接近开关座一 12、 x 轴光电接近开关二 13 及 x 轴光电接近开关座二 14 ; 0026 所述的平动底座 8 为长方形平动底座, 所述的 x 轴光电接近。
49、开关一 11 通过 x 轴光 电接近开关座一 12 与平动底座 8 一端固接, 所述的 x 轴光电接近开关二 13 通过 x 轴光电 接近开关座二14与平动底座8另一端固接 ; 所述的十字交叉导轨组件6的两根长导轨平行 于平动底座8长边固定于平动底座8上表面, 所述的内侧滑座组件7水平设置在平动底座8 说 明 书 CN 103955043 A 9 4/9 页 10 上万, 且内侧滑座组件 7 固定设置在十字交叉导轨组件 6 的四个十字滑块之间, 所述的 x 轴 平动驱动组件 4 与平动底座 8 上表面固接, x 轴平动驱动组件 4 的 x 轴滚珠丝杠螺母 28 固 定在内侧滑座组件 7 的滑座基体 18 内, 所述的 y 轴平动驱动组件 5 通过 y 轴平动调整电机 座 38 与绕 x、 y、 z 轴旋转组件 2 的转动托板 46 固接 ; 所述的 y 轴平动驱动组件 5 通过 y 轴 平动连接弯板 9 与所述的内侧滑座组件 7 固接, 所述的绕 x、 y、 z 轴旋转组件 2 设置于平动 组件 1 上, 且绕 x、 y、 z 轴旋转组件 2 的转动托板 46 与十字交叉导轨组件 6 的短导轨一 16 和短导轨二 16-1 固接, 这样可以实现 x、 y 万向的平动。