一種超聲波驅動的精密分度裝置的製作方法

2023-07-06 18:49:56 1

專利名稱：一種超聲波驅動的精密分度裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於精密分度領域，涉及一種超聲波驅動的精密分度裝置。
背景技術：
精密分度裝置廣泛的應用於計量、機械製造、科研等領域。目前， 業界使用最廣泛的高精度分度裝置的結構 一般都是由電氣硬體系統、機 械傳動系統、控制軟體系統等構成。其中機械傳動系統包括減速機構(傳 動裝置主要是蝸杆蝸輪)、夾具等是決定分度精度的關4定。為了提高它的讀數分辨能力和減小連續分度積累誤差， 一般採用高 解析度的編碼器和高精密度的減速傳動機構來提高分度精度。隨著分度精度要求的提高，決定分度精度的傳動機構的精度也使機械加工成本成 倍增加。因此，目前絕對分度精度誤差小於10〃的分度頭的價格一般在IO萬元以上。對於更高要求的分度頭，目前不僅價格昂貴，而且其高精度分度性能的可靠性也存在一定的問題。發明內容本實用新型目的是為了克服現有分度裝置精度上依賴傳動系統，因 而其成本昂貴、精度難以達到角秒級和可靠性不高等問題，直接利用超 聲波電機驅動分度軸進行分度，避免了現有分度裝置的分度精度依賴傳 動機構的精度缺點。本實用新型的技術方案為一種超聲波驅動的精密分度裝置，包括機座ll、超聲波電機7、軸承 1、角度檢測傳感器(3， 5)、分度頭的主軸2、陶瓷圓盤4，角度檢測傳 感器為角度檢測圓光柵3和角度檢測讀數頭5，其特徵在於分度頭的主 軸2上設計帶15。圓錐臺階，如圖2所示，且一邊為15。圓錐面，另一邊 為圓柱面，角度檢測圓光柵3安裝在主軸15。的圓錐面上，陶瓷圓盤4固 定在分度頭的主軸的圓盤上，分度頭的主軸2通過軸承1安裝在機座11上， 超聲波電機7安裝在機座底板10上的電機安裝座8上，並通過陶瓷圓盤4來 撥動分度頭的主軸轉動，角度檢測讀數頭5通過讀數頭安裝座12安裝在機 座底板10上。所述的軸承l為角接觸式軸承。所述的角度檢測讀數頭5為非接觸式光柵檢測器。在負載較大的應用場合， 一個電機的驅動力可能不夠，還可以沿分度頭的主軸2的圓周方向對稱均勻分布多個超聲波電機以滿足驅動能力要求。根據應用的需要，也可以將分度頭的主軸設計成豎直方向，從而成 為立式分度頭。本實用新型具有以下優點利用超聲波電機驅動的分度頭由於電機 直接驅動分度主軸，消除了由中間傳動系統所帶來的誤差，只要精確控 制驅動電機就能夠實現精確分度和定位。超聲波電機驅動的分度頭由於其結構簡單使其工作可靠性大大提 高，另一方面，也大大提高了整機的性能價格比，隨著國內超聲波電機 及編碼器等器件研究的深入，相信降低成本還會有4艮大的空間。超聲波電機驅動的分度頭在配置高精度的檢測傳感器和控制器的條 件下，幾乎可以滿足任何分度及定位要求。


圖l為本實用新型的總體結構示意圖。 圖2為本實用新型的帶15。圓錐臺階的主軸結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，本實用新型包括機座ll、超聲波電機7、軸承l、角度檢 測傳感器(3, 5)、分度頭的主軸2、陶瓷圓盤4，角度檢測傳感器為角度 檢測圓光柵3和角度檢測讀數頭5 ，分度頭的主軸2的輸出端可根據用戶的 需要設計成開放的連接形式，以滿足連接各種不同的夾具。軸承l將分度 頭的主軸2固定在機座11上，分度頭的主軸如圖2所示，圖2中13為帶15。 圓錐臺階，圖2中14為安裝圓光柵的環形面，角度檢測圓光柵3安裝圖2中 13處的圓錐面上，陶瓷圓盤4固定在圖2中14處環形平面上，超聲波電機7 安裝在機座底板10上的電機安裝座8上，並通過陶瓷圓盤4來撥動分度頭 的主軸2轉動，角度檢測讀數頭5安裝在機座底板10上。角度檢測讀數頭5 為非接觸式光柵檢測器，將角度檢測圓光柵上的光柵數以脈沖形式輸出，感J，將主軸的角度信,^反饋給控;系統形成^V';環控制迴路,丄而實現精確分度。在負載較大的應用場合， 一個電機的驅動力可能不夠，還 可以沿分度頭的主軸2的圓周方向對稱均勻分布多個超聲波電機以滿足 驅動能力要求。圖1中9為分度頭的外罩。根據應用的需要，也可以將分度頭的主軸設計成豎直方向，從而成為立式分度頭。超聲波電機也叫陶f:電機，它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應一在交 變電場作用下，陶瓷會產生伸縮的現象一直接將電能轉變成機械能，這 種電機的工作頻率一般在20kllz以上，故稱為壓電超聲波電機。通常通過 各種振動模式轉換與複合，壓電超聲波電機才能將壓電體簡單的伸縮模 式變成所需要的可用來產生旋轉或直線運動的驅動模式。根據壓電現象 中的超聲波駐波原理，即利用多種振動模耦合形成定子表面粒子橢圓運 動，此時可運動物體也就是轉子在一定壓力下與定子表面接觸，則定子表 面質點橢圓運動產生的摩擦力推動轉子轉動，其工作原理和一個人不斷 地用手撥一個轉子旋轉的方式相似。附圖1中的6為超聲波電機的壓電振 子。超聲波電機就是通過壓電振子6來撥動陶瓷圓盤4從而使分度頭的主 軸2轉動。
權利要求1、一種超聲波驅動的精密分度裝置，包括機座(11)、超聲波電機(7)、軸承(1)、角度檢測傳感器(3，5)、分度頭的主軸(2)、陶瓷圓盤(4)，角度檢測傳感器為角度檢測圓光柵(3)和角度檢測讀數頭(5)，其特徵在於分度頭的主軸(2)上設計帶15°圓錐臺階，且一邊為15°圓錐面，另一邊為圓柱面，角度檢測圓光柵(3)安裝在主軸15°的圓錐面上，陶瓷圓盤(4)固定在分度頭的主軸的圓盤上，分度頭的主軸(2)通過軸承(1)安裝在機座(11)上，超聲波電機(7)安裝在機座底板(10)上的電機安裝座(8)上，並通過陶瓷圓盤(4)來撥動分度頭的主軸(2)轉動，角度檢測讀數頭(5)通過讀數頭安裝座(12)安裝在機座底板(10)上。
2、 根據權利要求l所述的超聲波驅動的精密分度裝置，其特徵在於 所述的軸承(1 )為角接觸式軸承。
3、 根據權利要求l所述的超聲波驅動的精密分度裝置，其特徵在於 所述的角度檢測讀數頭(5)為非接觸式光棚檢測器。
4、 根據權利要求l-3之一所述的超聲波驅動的精密分度裝置，其特 徵在於沿分度頭的主軸(2)的圓周方向對稱均勻分布一個以上超聲波 電機。
專利摘要本實用新型涉及一種超聲波驅動的精密分度裝置，由超聲波電機驅動分度頭的主軸進行分度，通過在主軸上安裝角度檢測傳感器實現角度分度的閉環控制迴路，從而實現精確分度。本實用新型具有以下優點利用超聲波電機驅動的分度頭由於電機直接驅動分度主軸，消除了由中間傳動系統所帶來的誤差，只要精確控制驅動電機就能夠實現精確分度和定位。超聲波電機驅動的分度頭由於其結構簡單使其工作可靠性大大提高，另一方面，也大大提高了整機的性能價格比。超聲波電機驅動的分度頭在配置高精度的檢測傳感器和控制器的條件下，幾乎可以滿足任何分度及定位要求。
文檔編號B23Q16/02GK201082510SQ20072008758
公開日2008年7月9日 申請日期2007年10月17日 優先權日2007年10月17日
發明者晏良俊 申請人:武漢工程大學