申請號：201610258353.0
　　申請人：清華大學
　　發明人：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。伺服電機驅動滾珠絲杠轉動，帶動絲杠螺母運動，絲杠螺母通過柔性鉸鏈彈性機構帶動工作臺沿著導軌低速平穩運動。所述柔性鉸鏈彈性聯接機構包括位于內部的方形結構剛性聯接內平臺和位于外部的框型結構剛性聯接外平臺，剛性聯接內平臺和剛性聯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布置，對稱分布。絲杠螺母座與剛性聯接內平臺連接，剛性聯接外平臺與工作臺連接。采用柔性鉸鏈彈性機構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，實現超低速平穩直線運動，滿足金剛石飛切機床加工光學零件的要求。 　　主權利要求：1.一種超精密低速滾珠絲杠直線進給裝置，包括導軌基座(1)，導軌基座(1)上設有導軌，工作臺(18)架設在導軌上；導軌基座(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，導軌基座(1)為U型，其一側的上部由下至上依次設有第一側面導軌(2)和第一上側導軌(4)，另一側的上部由下至上依次設有第二側面導軌(3)和第二上側導軌(5)，且導軌基座(1)的左右兩側相互平行、等高，第一側面導軌(2)和第二側面導軌(3)相互平行、等高，第一上側導軌(4)和第二上側導軌(5)相互平行、等高；導軌基座(1)、第一側面導軌(2)和第一上側導軌(4)在一側形成U型導軌槽，導軌基座(1)、第二側面導軌(3)和第二上側導軌(5)在另一側形成U型導軌槽，工作臺(18)的兩側嵌入兩個U型導軌槽內，從而將工作臺(18)架設在各導軌上；滾珠絲杠(6)與各導軌平行，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接機構(16)與工作臺(18)連接；所述柔性鉸鏈彈性聯接機構(16)包括位于內部的方形結構剛性聯接內平臺(19)和位于外部的框型結構剛性聯接外平臺(20)，所述剛性聯接內平臺(19)和剛性聯接外平臺(20)之間通過柔性鉸鏈單元連接；絲杠螺母座(14)與剛性聯接內平臺(19)連接，剛性聯接外平臺(20)與工作臺(18)連接，從而實現絲杠螺母(13)與工作臺(18)之間的連接。
　　2.根據權利要求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，所述剛性聯接內平臺(19)的右側和剛性聯接外平臺(20)的右側之間 通過第一柔性鉸鏈單元和第二柔性鉸鏈單元連接；所述剛性聯接內平臺(19) 的下側和剛性聯接外平臺(20)的下側之間通過第三柔性鉸鏈單元和第四柔性 鉸鏈單元連接；所述剛性聯接內平臺(19)的左側和剛性聯接外平臺(20)的 左側之間通過第五柔性鉸鏈單元和第六柔性鉸鏈單元連接；所述剛性聯接內平 臺(19)的上側和剛性聯接外平臺(20)的上側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于剛性聯接內平臺(19)的橫軸 成上下對稱分布，并關于剛性聯接內平臺(19)的縱軸成左右對稱分布。
　　3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1-4任一權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接機構(16)采用航空鋁材一體加 工成型。
　　6.根據權利要求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，各導軌均為氣浮導軌，能夠減小工作臺(18)移動過程中的摩擦和波動。
　　7.根據權利要求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，導軌基座1、側面導軌、上側導軌和工作臺(18)均采用大理石材料。
　　8.根據權利要求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) 固定在導軌基座(1)的一端，伺服電機(10)通過電機支撐座(12)固定在 導軌基座(1)的另一端，絲杠固定端支撐座(8)固定在導軌基座(1)上， 位于伺服電機(10)內側。
　　9.根據權利要求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)通過螺母聯接板(15)與剛性聯接內平臺(19) 連接，剛性聯接外平臺(20)通過工作臺聯接板(17)與工作臺(18)連接。