【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微纳与超精密制造，具体而言，涉及一种面向高速精密定位的xyz工作台。
技术介绍
1、精密和超精密加工技术是为了适应现代科技发展需要而兴起的一种机械加工新工艺，是发展尖端技术产品不可缺少的关键性加工手段。其中，微纳定位技术更是被广泛应用于集成电路加工、微机电系统制造及装配、生物医药实验等领域。目前主流的微纳定位技术是利用压电陶瓷材料的逆压电效应与柔顺机构结合组成微纳定位平台的驱动器，实现微纳定位技术。
2、如公开号为cn106312591a，一种三压电垂直驱动的三维椭圆微位移运动平台的专利文献，所述x,y和z三个方向的压电叠堆通过柔性铰链实现三个方向上的微位移传递。又如公开号为cn113028972a，一种闭环控制的纳米级三维精密定位台的专利文献，所述放大机构是通过以一定摆放角度的压电陶瓷与设置有柔性铰链的放大机构主体相配合组成，分别沿x,y和z三个方向进行拼装组成纳米级三维精密定位台。正如上述两篇专利文献所述，可以实现微位移运动平台的定位，但是随着微观领域的研究转向工业应用，压电陶瓷运动范围下的缺点极大地限制相关技术的发展。
3、又如公开号为cn115055983a，一种面向高速精密定位的同轴集成式宏微复合驱动x-y工作台及其控制方法的专利文献，所述将一种同轴集成式宏微复合驱动工作台转化为同轴集成式宏微复合驱动x-y工作台的方法，在其结构简单的同时，实现了x-y方向高精度和大行程的定位要求，但是对于要求多自由度的高精度定位技术还存在一定的局限性。因此，急需一种具备多自由度、大行程、高精度、高
4、针对上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种面向高速精密定位的xyz工作台，实现大行程、高精度、响应快的平台精密定位技术。
技术实现思路
1、针对现有的不足，本专利技术提供了一种面向高速精密定位的xyz工作台，利用同轴式宏微复合驱动器的大行程、高精度、响应速度快的特性与二自由度导轨组件相结合，使得x、y和z轴位移输出单元的驱动对象集中在工作台支架上，具备多自由度、大行程、高精度、高灵敏度的功能特点。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种面向高速精密定位的xyz工作台，包括基座、x轴位移输出单元、y轴位移输出单元与z轴位移输出单元，所述x轴位移输出单元、y轴位移输出单元与z轴位移输出单元分别设置于基座内部的左侧、后侧与下侧的三个不同方向上，且x轴位移输出单元、y轴位移输出单元与z轴位移输出单元的轴线相交于一点，所述x轴位移输出单元、y轴位移输出单元与z轴位移输出单元的输出端均固定连接到工作台支架上，所述工作台支架上侧固设有工作台；
4、所述x轴位移输出单元、y轴位移输出单元与z轴位移输出单元结构组成相同，均是由同轴式宏微复合驱动器、驱动连接板与二自由度导轨组件组成，所述同轴式宏微复合驱动器嵌装于基座内部，且其安装方向与基座上对应的侧面垂直，所述同轴式宏微复合驱动器的输出端上设有驱动连接板，所述驱动连接板外设有二自由度导轨组件，所述二自由度导轨组件与工作台支架连接；
5、所述二自由度导轨组件包括导轨、滑块与导轨组件连接板，所述导轨组件连接板间隔平行设于驱动连接板上侧，所述导轨组件连接板上、下表面分别平行对称安装有滑块，且下表面所述滑块导向与上表面滑块导向垂直，所述滑块固定在导轨组件连接板上，所述滑块内部均滑动配合连接有导轨，且所述导轨与工作台支架固定连接。
6、进一步地，所述基座在x、y和z方向设置有相互正交的安装孔，且安装孔呈阶梯状结构，所述x轴位移输出单元、y轴位移输出单元、z轴位移输出单元上的同轴式宏微复合驱动器分别对应安装在基座的x、y和z方向上的安装孔中，所述同轴式宏微复合驱动器的外端通过压盖进行轴向固定，所述压盖依靠螺钉a固定在基座上。
7、进一步地，所述工作台底面均匀设置有多组阶梯状的凸台，所述凸台内部开设有固定螺纹孔；
8、所述工作台支架外侧沿基座的x、y、z轴方向均开设有多组螺孔，所述导轨组件连接板上侧的两组导轨通过螺栓与螺孔固定连接，其中所述工作台支架沿基座z轴方向上表面开设有多组阶梯孔，阶梯孔由定位沉孔a与定位沉孔b组成，阶梯孔与所述工作台上设置的凸台配合，所述凸台卡入到阶梯孔中并通过螺栓固定连接。
9、进一步地，所述驱动连接板上开设有阶梯螺纹孔a，所述x轴位移输出单元、y轴位移输出单元、z轴位移输出单元上的同轴式宏微复合驱动器的输出端与阶梯螺纹孔a配合连接，所述驱动连接板上左右两侧靠近边缘处均开设有多组阶梯螺纹孔b，所述阶梯螺纹孔b与导轨组件连接板下侧的两组导轨通过螺纹相连接。
10、进一步地，所述工作台支架外侧罩设有透明的观察窗，且所述观察窗与基座固定连接。
11、进一步地，所述滑块在所述导轨组件连接板上、下表面分别安装有两组。
12、进一步地，所述滑块通过螺钉b固定在导轨组件连接板上。
13、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
14、1、本专利技术所提出的一种面向高速精密定位的xyz工作台，依靠同轴式宏微复合驱动器的大行程、高精度、响应速度快的特性作为工作台定位的驱动元件，完成面向高速精密定位的xyz工作台的大行程与微位移量的定位要求,在基座的x、y、z三个方向上，采用二自由度导轨组件作为驱动元件和工作台之间的位移传递媒介，实现了在不增加单方向驱动元件驱动负载的情况下，完成了工作台的三自由度驱动，极大地提高了整个面向高速精密定位的xyz工作台的响应速度和结构稳定性。
15、2、本专利技术利用同轴式宏微复合驱动器的大行程、高精度、响应速度快的特性与二自由度导轨组件相结合，使得x、y和z轴位移输出单元的驱动对象集中在工作台支架上，结构上降低了单方向的驱动负载，进而提高了x、y和z轴位移输出单元的位移输出响应，降低各机构间的磨损，且具备多自由度、大行程、高精度、高灵敏度的功能特点。
16、3、本专利技术中二自由度导轨组件允许工作台同时在两个相互垂直的方向上做滑动运动。此外，同轴式宏微复合驱动器配合二自由度导轨组件形成了的新型的串并联混合解耦传动结构，进而实现运动传递与解耦，通过该串并联混合解耦传动结构使工作台的整体结构呈对称布置，x轴和y轴的方向上无高度差，使得工作台的x轴方向、 y轴方向和z轴方向在理论上具备相同的运动特性。且二自由度导轨组件的二自由度为2个方向的耦合，并非是方向上简单的叠加。
17、4、本专利技术中当工作台需要在x轴方向移动时，工作台支架上 y轴面与z轴面上的导轨与导轨组件连接板上的滑块会产生相对位移；当工作台需要在y轴方向移动时，工作台支架上 x轴面与z轴面上的导轨与导轨组件连接板上的滑块会产生相对位移；当工作台需要在z轴方向移动时，工作台支架上 x轴面与 y轴面上的导轨与导轨组件连接板上的滑块会产生相对位移，进而带动工作台进行三个自由度上的移动，使得工作台获得解耦能力。
18、5、本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向高速精密定位的XYZ工作台，包括基座（1）、X轴位移输出单元（5）、Y轴位移输出单元（2）与Z轴位移输出单元（7），其特征在于：所述X轴位移输出单元（5）、Y轴位移输出单元（2）与Z轴位移输出单元（7）分别设置于基座（1）内部的左侧、后侧与下侧的三个不同方向上，且X轴位移输出单元（5）、Y轴位移输出单元（2）与Z轴位移输出单元（7）的轴线相交于一点，所述X轴位移输出单元（5）、Y轴位移输出单元（2）与Z轴位移输出单元（7）的输出端均固定连接到工作台支架（3）上，所述工作台支架（3）上侧固设有工作台（4）；
2.根据权利要求1所述的面向高速精密定位的XYZ工作台，其特征在于：所述基座（1）在X、Y和Z方向设置有相互正交的安装孔，且安装孔呈阶梯状结构，所述X轴位移输出单元（5）、Y轴位移输出单元（2）、Z轴位移输出单元（7）上的同轴式宏微复合驱动器（8）分别对应安装在基座（1）的X、Y和Z方向上的安装孔中，所述同轴式宏微复合驱动器（8）的外端通过压盖（11）进行轴向固定，所述压盖（11）依靠螺钉a（12）固定在基座（1）上。
3.根据权利要求1所述
4.根据权利要求1所述的面向高速精密定位的XYZ工作台，其特征在于：所述驱动连接板（10）上开设有阶梯螺纹孔a（1001），所述X轴位移输出单元（5）、Y轴位移输出单元（2）、Z轴位移输出单元（7）上的同轴式宏微复合驱动器（8）的输出端与阶梯螺纹孔a（1001）配合连接，所述驱动连接板（10）上左右两侧靠近边缘处均开设有多组阶梯螺纹孔b（1002），所述阶梯螺纹孔b（1002）与导轨组件连接板（15）下侧的两组导轨（13）通过螺纹相连接。
5.根据权利要求1所述的面向高速精密定位的XYZ工作台，其特征在于：所述工作台支架（3）外侧罩设有透明的观察窗（6），且所述观察窗（6）与基座（1）固定连接。
6.根据权利要求1所述的面向高速精密定位的XYZ工作台，其特征在于：所述滑块（14）在所述导轨组件连接板（15）上、下表面分别安装有两组。
7.根据权利要求1所述的面向高速精密定位的XYZ工作台，其特征在于：所述滑块（14）通过螺钉b（16）固定在导轨组件连接板（15）上。
...【技术特征摘要】
1.一种面向高速精密定位的xyz工作台，包括基座（1）、x轴位移输出单元（5）、y轴位移输出单元（2）与z轴位移输出单元（7），其特征在于：所述x轴位移输出单元（5）、y轴位移输出单元（2）与z轴位移输出单元（7）分别设置于基座（1）内部的左侧、后侧与下侧的三个不同方向上，且x轴位移输出单元（5）、y轴位移输出单元（2）与z轴位移输出单元（7）的轴线相交于一点，所述x轴位移输出单元（5）、y轴位移输出单元（2）与z轴位移输出单元（7）的输出端均固定连接到工作台支架（3）上，所述工作台支架（3）上侧固设有工作台（4）；
2.根据权利要求1所述的面向高速精密定位的xyz工作台，其特征在于：所述基座（1）在x、y和z方向设置有相互正交的安装孔，且安装孔呈阶梯状结构，所述x轴位移输出单元（5）、y轴位移输出单元（2）、z轴位移输出单元（7）上的同轴式宏微复合驱动器（8）分别对应安装在基座（1）的x、y和z方向上的安装孔中，所述同轴式宏微复合驱动器（8）的外端通过压盖（11）进行轴向固定，所述压盖（11）依靠螺钉a（12）固定在基座（1）上。
3.根据权利要求1所述的面向高速精密定位的xyz工作台，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：喻曹丰，陈志全，沈刚，王传礼，杨洪涛，李保坤，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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