三轴联动精密工作台设计与分析.pdfVIP

学兔兔 l lI5 出 三轴联动精密工作台设计与分析 Design and analysis of three axes precise platform 倪受东，盛志刚，张 敏 Nl Shou．dong。CHENG Zhi．gang。ZHANG Min (南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009) 摘 要：三轴联动精密工作平台是激光显微镜机械系统中载物的关键部件。工作平台采用多层式结构， 以压电陶瓷直线电机作为驱动，由双对称滚珠直线导轨带动两托板在X、y两方向上微位移精 密运动；以伺服电机和滚珠丝杠配合带动载物板在Z方向上运动。研究影响工作台精度的主要 原因，通过误差分析与测量建立了误差补偿模型。最终验证证明，通过误差补偿工作台达到 了更高的定位精度，实现了平台设计的目标。 关键词：精密工作台；压电陶瓷电机；分步对角线测量；误差补偿 中图分类号：TH1 22 文献标识码：A 文章编号：1 009—01 34(2014)02(上)一01 05—05 Ooi：1 0．3969／j．1ssn．1 009-01 34．2014．02(I-)．30 0 引言 器、滚珠丝杠导轨和滚珠直线导轨、光栅位移传 随着精密运动技术和数字控制技术的迅速发 感器、托板、运动控制卡、控制用计算机等组 展，对微位移工作台的定位精度、运行速度、行 成。 程和自动化程度等都提出了很高要求。工作台的 未来发展趋势是高速度、高精度、大行程。 作为精密运动设备中的关键部分，一般情况 下，精密位移依靠精密工作台来实现，精密运动 平台主要包括一维、二维和三维的工作台。一 维、二维精密运动平台不能满足精密移动在三维 空间的运动要求，因此，三维精密工作台的研究 越来越为人们所重视。 正是针对这样的需求，本文提出一种新的、 图1工作台结构剖视图 可用于激光医疗显微镜系统的、低速、多自由度 的、具有高精度的三轴精密运动载物平台。 2．1结构设计 工作台台需实现x、Y、zZ个方向上的精密 1系统设计要求 移动，且工作台的行程分别为140mm、60ram、 精密工作平台的基本工作要求是运用于医用 30mm。由不锈钢基板、X和Y托板及载物台组成 激光显微镜的载物平台，这种显微镜要求被测的 组成。三轴工作台采用迭层式结构。这种结构能 小直径实物能被快速精确地运动到显微镜视野 实现X、Y、Z三个方向上的精密移动且结构小 内。XY平面联动实现高精度直线插补，运动速度 巧、简单。结构如图2所示。 在2mm／s以下，最小移动速度为lum／s，工作台的 定位精度为±5urn，其负载在2kg以下，运动的有 效范围在]40×60ram内。