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　　申请号：201610258353.0
　　申请人：清华大学
　　发明人：李铁民 杜云松 姜峣 李福华 张京雷 贾石 李逢春

　　摘要：本发明涉及一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置。伺服电机驱动滚珠丝杠转动，带动丝杠螺母运动，丝杠螺母通过柔性铰链弹性机构带动工作台沿着导轨低速平稳运动。所述柔性铰链弹性联接机构包括位于内部的方形结构刚性联接内平台和位于外部的框型结构刚性联接外平台，刚性联接内平台和刚性联接外平台之间通过柔性铰链单元连接；柔性铰链单元采用直梁形柔性铰链的平行组合形式进行机构布置，对称分布。丝杠螺母座与刚性联接内平台连接，刚性联接外平台与工作台连接。采用柔性铰链弹性机构能够有效降低因滚珠丝杠弯曲对工作台运动直线度的影响，实现超低速平稳直线运动，满足金刚石飞切机床加工光学零件的要求。 　　主权利要求：1.一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置，包括导轨基座(1)，导轨基座(1)上设有导轨，工作台(18)架设在导轨上；导轨基座(1)的中部固定有滚珠丝杠(6)，所述滚珠丝杠(6)的固定端通过联轴器(9)与伺服电机(10)连接，浮动端通过支撑单元进行支撑；滚珠丝杠(6)上安装有丝杠螺母(13)，所述丝杠螺母(13)与工作台(18)连接；其特征在于，导轨基座(1)为U型，其一侧的上部由下至上依次设有第一侧面导轨(2)和第一上侧导轨(4)，另一侧的上部由下至上依次设有第二侧面导轨(3)和第二上侧导轨(5)，且导轨基座(1)的左右两侧相互平行、等高，第一侧面导轨(2)和第二侧面导轨(3)相互平行、等高，第一上侧导轨(4)和第二上侧导轨(5)相互平行、等高；导轨基座(1)、第一侧面导轨(2)和第一上侧导轨(4)在一侧形成U型导轨槽，导轨基座(1)、第二侧面导轨(3)和第二上侧导轨(5)在另一侧形成U型导轨槽，工作台(18)的两侧嵌入两个U型导轨槽内，从而将工作台(18)架设在各导轨上；滚珠丝杠(6)与各导轨平行，其上安装有丝杠螺母(13)，所述丝杠螺母(13)上固定套装有丝杠螺母座(14)，丝杠螺母座(14)通过柔性铰链弹性联接机构(16)与工作台(18)连接；所述柔性铰链弹性联接机构(16)包括位于内部的方形结构刚性联接内平台(19)和位于外部的框型结构刚性联接外平台(20)，所述刚性联接内平台(19)和刚性联接外平台(20)之间通过柔性铰链单元连接；丝杠螺母座(14)与刚性联接内平台(19)连接，刚性联接外平台(20)与工作台(18)连接，从而实现丝杠螺母(13)与工作台(18)之间的连接。
　　2.根据权利要求1所述一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置，其特征 在于，所述刚性联接内平台(19)的右侧和刚性联接外平台(20)的右侧之间 通过第一柔性铰链单元和第二柔性铰链单元连接；所述刚性联接内平台(19) 的下侧和刚性联接外平台(20)的下侧之间通过第三柔性铰链单元和第四柔性 铰链单元连接；所述刚性联接内平台(19)的左侧和刚性联接外平台(20)的 左侧之间通过第五柔性铰链单元和第六柔性铰链单元连接；所述刚性联接内平 台(19)的上侧和刚性联接外平台(20)的上侧之间通过第七柔性铰链单元和 第八柔性铰链单元连接；这些柔性铰链单元关于刚性联接内平台(19)的横轴 成上下对称分布，并关于刚性联接内平台(19)的纵轴成左右对称分布。
　　3.根据权利要求2所述一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置，其特征 在于，所述第一柔性铰链单元、第二柔性铰链单元、第三柔性铰链单元、第四 柔性铰链单元、第五柔性铰链单元、第六柔性铰链单元、第七柔性铰链单元和 第八柔性铰链单元分别由2～3个平行分布的直梁型柔性铰链组成。
　　4.根据权利要求3所述一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置，其特征 在于，所述第一柔性铰链单元、第二柔性铰链单元、第五柔性铰链单元和第六 柔性铰链单元的柔性铰链尺寸相同且平行分布；所述第三柔性铰链单元、第四 柔性铰链单元、第七柔性铰链单元和第八柔性铰链单元的柔性铰链尺寸相同且 平行分布；且第一柔性铰链单元、第二柔性铰链单元、第五柔性铰链单元和第 六柔性铰链单元的柔性铰链的尺寸略大于第三柔性铰链单元、第四柔性铰链单 元、第七柔性铰链单元和第八柔性铰链单元的柔性铰链的尺寸。
　　5.根据权利要求1-4任一权利要求所述一种超精密低速滚珠丝杠直线进 给装置，其特征在于，所述柔性铰链弹性联接机构(16)采用航空铝材一体加 工成型。
　　6.根据权利要求1所述一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置，其特征 在于，各导轨均为气浮导轨，能够减小工作台(18)移动过程中的摩擦和波动。
　　7.根据权利要求1所述一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置，其特征 在于，导轨基座1、侧面导轨、上侧导轨和工作台(18)均采用大理石材料。
　　8.根据权利要求1所述一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置，其特征 在于，所述滚珠丝杠(6)的固定端通过丝杠固定端支撑座(8)进行支撑，并 伸出丝杠固定端支撑座(8)与伺服电机(10)连接；浮动端通过丝杠浮动端 支撑座(7)进行支撑；其中，丝杠浮动端支撑座(7)通过支座支撑板(11) 固定在导轨基座(1)的一端，伺服电机(10)通过电机支撑座(12)固定在 导轨基座(1)的另一端，丝杠固定端支撑座(8)固定在导轨基座(1)上， 位于伺服电机(10)内侧。
　　9.根据权利要求1所述一种超精密低速滚珠丝杠直线进给装置，其特征 在于，所述丝杠螺母座(14)通过螺母联接板(15)与刚性联接内平台(19) 连接，刚性联接外平台(20)通过工作台联接板(17)与工作台(18)连接。