專利名稱：：皮秒激光加工設(shè)備的高精度z軸載物平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及皮秒激光精加工設(shè)備，尤其涉及皮秒激光加工設(shè)備的高精度z軸載物平臺(tái)。
背景技術(shù)：
：目前，激光精細(xì)加工設(shè)備中z軸載物平臺(tái)一般由電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲桿進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，再由滾珠絲桿的直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)載物平臺(tái)實(shí)現(xiàn)垂直升降。z軸載物平臺(tái)要求平臺(tái)在一定行程范圍內(nèi)能隨時(shí)精確定位，從而滿足機(jī)器的運(yùn)動(dòng)和加工工藝要求；其重復(fù)定位精度一般在士35um，這個(gè)精度遠(yuǎn)不能滿足皮秒激光精細(xì)加工設(shè)備的升降精度要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，可以很好地滿足皮秒激光精細(xì)加工設(shè)備的升降精度要求。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，特點(diǎn)是在Z平臺(tái)底板上固定Z固定板，所述Z固定板上安裝豎立的導(dǎo)軌，在所述導(dǎo)軌上安裝一可沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)的升降板，用于控制升降板上下運(yùn)動(dòng)的壓電陶瓷電機(jī)安裝在Z平臺(tái)底板上，所述壓電陶瓷電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降板沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，在所述升降板的前側(cè)面固定一豎立的前側(cè)板，在所述升降板的后側(cè)面固定一豎立的后側(cè)板，前側(cè)板與后側(cè)板為平行對(duì)稱設(shè)置；還在所述Z固定板上設(shè)置傳感器，相應(yīng)地，在前側(cè)板或后側(cè)板的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置傳感器感應(yīng)片；在所述Z固定板上設(shè)置讀數(shù)頭，相應(yīng)地，在前側(cè)板或后側(cè)板的內(nèi)側(cè)面上貼有光柵尺；在所述前側(cè)板和后側(cè)板上放置治具板，在所述治具板上沿橫向設(shè)置一橫定位塊、沿縱向設(shè)置一縱定位塊。進(jìn)一步地，上述的皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其中，在所述Z平臺(tái)底板上且位于前側(cè)板內(nèi)側(cè)的左右兩端分別設(shè)置一定滑輪機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)地，在所述Z平臺(tái)底板上且位于后側(cè)板內(nèi)側(cè)的左右兩端也分別設(shè)置一定滑輪機(jī)構(gòu)；在前側(cè)板右端的定滑輪機(jī)構(gòu)與后側(cè)板右端的定滑輪機(jī)構(gòu)之間安放右配重塊，前側(cè)板的右端連接一鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)前側(cè)板右端的定滑輪機(jī)構(gòu)牽引于右配重塊，后側(cè)板的右端也連接一鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)后側(cè)板右端的定滑輪機(jī)構(gòu)牽引于右配重塊；相應(yīng)地，在前側(cè)板左端的定滑輪機(jī)構(gòu)與后側(cè)板左端的定滑輪機(jī)構(gòu)之間安放左配重塊，前側(cè)板的左端連接一鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)前側(cè)板左端的定滑輪機(jī)構(gòu)牽引于左配重塊，后側(cè)板的左端也連接一鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)后側(cè)板左端的定滑輪機(jī)構(gòu)牽引于左配重塊。更進(jìn)一步地，上述的皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其中，在所述治具板上且與前側(cè)板和后側(cè)板鎖固的部位設(shè)置有平面度調(diào)節(jié)螺絲孔。更進(jìn)一步地，上述的皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其中，所述Z固定板的頂部設(shè)置有止擋螺栓。再進(jìn)一步地，上述的皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其中，所述Z固定板呈L形結(jié)構(gòu)，包括一水平面和一垂直面，Z固定板的水平面與Z平臺(tái)底板固定連接，Z固定板的垂直面上安裝豎立的導(dǎo)軌。再進(jìn)一步地，上述的皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其中，所述壓電陶瓷電機(jī)通過電機(jī)安裝板固定在Z平臺(tái)底板上，所述電機(jī)安裝板呈L形結(jié)構(gòu)，包括一水平面和一垂直面，電機(jī)安裝板的水平面與Z平臺(tái)底板固定連接，電機(jī)安裝板的垂直面上安裝壓電陶瓷電機(jī)。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎，采用分辨率高的壓電陶瓷電機(jī)控制Z軸啟停和升降動(dòng)作，采用光柵尺保證其升降定位精度，用兩組配重機(jī)構(gòu)解決壓電陶瓷電機(jī)動(dòng)態(tài)推力和靜態(tài)保持力不足的問題，其升降定位精度可達(dá)士lum。制造成本低、功能卓越，為一實(shí)用的新設(shè)計(jì)。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明-圖la:在Z平臺(tái)底板上安裝升降機(jī)構(gòu)的示意圖lb:圖la的立體結(jié)構(gòu)示意圖2a:在圖la的基礎(chǔ)上安裝側(cè)板的示意圖2b:圖2a的立體結(jié)構(gòu)示意圖3a:在圖2a的基礎(chǔ)上安裝配重機(jī)構(gòu)的示意圖3b:圖3a的立體結(jié)構(gòu)示意圖4a:在圖3a的基礎(chǔ)上安裝治具板的示意圖4b:圖4a的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表-<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具體實(shí)施方式皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，如圖la、圖lb，Z平臺(tái)底板l為基礎(chǔ)部件，在Z平臺(tái)底板1上固定Z固定板2，Z固定板2呈L形結(jié)構(gòu)，包括一水平面和一垂直面，Z固定板2的水平面與Z平臺(tái)底板1固定連接，Z固定板2的垂直面上安裝豎立的導(dǎo)軌3，在導(dǎo)軌3上安裝一可沿導(dǎo)軌3上下運(yùn)動(dòng)的升降板4，用于控制升降板4上下運(yùn)動(dòng)的壓電陶瓷電機(jī)7通過電機(jī)安裝板6固定在Z平臺(tái)底板1上，電機(jī)安裝板6呈L形結(jié)構(gòu)，包括一水平面和一垂直面，電機(jī)安裝板6的水平面與Z平臺(tái)底板1固定連接，電機(jī)安裝板6的垂直面上安裝壓電陶瓷電機(jī)7，在升降板4上貼有陶瓷片，當(dāng)壓電陶瓷電機(jī)7通電后，壓電陶瓷電機(jī)7的手指蠕動(dòng)通過陶瓷片撥動(dòng)升降板4作上下直線運(yùn)動(dòng)，即由壓電陶瓷電機(jī)7驅(qū)動(dòng)升降板4沿導(dǎo)軌3上下運(yùn)動(dòng)；在Z固定板2的頂部設(shè)置有止擋螺栓5，作為升降板4上下運(yùn)動(dòng)的機(jī)械限位。Z平臺(tái)底板1有四個(gè)沉頭孔用于固定整個(gè)Z平臺(tái)，且拆裝整個(gè)Z平臺(tái)都不用拆卸其它任何零件，安裝維護(hù)方便。如圖2a、圖2b，在升降板4的前側(cè)面固定一豎立的前側(cè)板8，在升降板4的后側(cè)面固定一豎立的后側(cè)板9，前側(cè)板8與后側(cè)板9為平行對(duì)稱設(shè)置；還在Z固定板2上設(shè)置傳感器10，相應(yīng)地，在前側(cè)板8或后側(cè)板9的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置傳感器感應(yīng)片ll;傳感器IO和傳感器感應(yīng)片11的組合運(yùn)用，用于升降上下極限的電氣限位。在Z固定板2上設(shè)置讀數(shù)頭，相應(yīng)地，在前側(cè)板8或后側(cè)板9的內(nèi)側(cè)面上貼有光柵尺12;用光柵尺12精確量測(cè)升降位置并反饋其升降位置信息給平臺(tái)的控制系統(tǒng)，使其與壓電陶瓷電機(jī)配合控制達(dá)到精準(zhǔn)的定位。如圖3a、圖3b，在Z平臺(tái)底板1上且位于前側(cè)板8內(nèi)側(cè)的左右兩端分別設(shè)置一定滑輪機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)地，在Z平臺(tái)底板1上且位于后側(cè)板9內(nèi)側(cè)的左右兩端也分別設(shè)置一定滑輪機(jī)構(gòu)；在前側(cè)板8右端的定滑輪機(jī)構(gòu)與后側(cè)板9右端的定滑輪機(jī)構(gòu)之間安放右配重塊15，前側(cè)板8的右端連接一鋼絲繩14，鋼絲繩14經(jīng)前側(cè)板右端的定滑輪機(jī)構(gòu)13牽引于右配重塊15，后側(cè)板9的右端也連接一鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)后側(cè)板9右端的定滑輪機(jī)構(gòu)牽引于右配重塊15;相應(yīng)地，在前側(cè)板8左端的定滑輪機(jī)構(gòu)與后側(cè)板9左端的定滑輪機(jī)構(gòu)之間安放左配重塊，前側(cè)板8的左端連接一鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)前側(cè)板8左端的定滑輪機(jī)構(gòu)牽引于左配重塊，后側(cè)板9的左端也連接一鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)后側(cè)板9左端的定滑輪機(jī)構(gòu)牽引于左配重塊。兩配重塊的重量用于平衡升降機(jī)構(gòu)包括兩側(cè)板、升降板、治具板和待加工工件的總重量，以此確保壓電陶瓷電機(jī)不至于過載，從而很好地解決了壓電陶瓷電機(jī)動(dòng)態(tài)推力和靜態(tài)保持力小的問題。如圖4a、圖4b，在前側(cè)板8和后側(cè)板9上放置治具板16，治具板16用于承載待加工工件，在治具板16上沿橫向設(shè)置一橫定位塊17、沿縱向設(shè)置一縱定位塊18，橫定位塊17和縱定位塊18相互垂直固定于治具板16上用于待加工工件的橫向和縱向的定位；治具板16和兩側(cè)板鎖固的每個(gè)定位孔旁邊均有一個(gè)平面度調(diào)節(jié)螺絲孔，用于調(diào)節(jié)治具板16的平面度，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)操作方便實(shí)用。具體應(yīng)用時(shí)，設(shè)備通電后壓電陶瓷電機(jī)7自動(dòng)找光柵原點(diǎn)(載物臺(tái)自動(dòng)升降復(fù)位到光柵原點(diǎn)位置)，由于壓電陶瓷電機(jī)是通過AB5伺服驅(qū)動(dòng)器控制，由設(shè)備操作人員在軟件控制操作面板上輸入需要上升或下降的距離，AB5驅(qū)動(dòng)器得到上位機(jī)指令后，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷電機(jī)手指發(fā)生蠕動(dòng)撥動(dòng)升降板4上的陶瓷片，從而帶動(dòng)升降機(jī)構(gòu)作上升或下降運(yùn)動(dòng)。采用精密壓電陶瓷電機(jī)控制Z軸載物平臺(tái)的啟停和升降，用交叉滾珠導(dǎo)軌保證其升降的方向和穩(wěn)定性，用光柵尺保證其升降的定位精度。光柵尺和壓電陶瓷電機(jī)配合控制，具有很高的定位精度，壓電陶瓷電機(jī)每步分辨率高于20nm。運(yùn)用定滑輪原理，采用配重機(jī)構(gòu)平衡升降機(jī)構(gòu)的本身重量，以此確保壓電陶瓷電機(jī)不至于過載，從而很好地解決了壓電陶瓷電機(jī)動(dòng)態(tài)推力和靜態(tài)保持力小的問題。螺紋調(diào)節(jié)平臺(tái)的平面度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便實(shí)用。Z平臺(tái)是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，其底板有安裝孔，拆裝整個(gè)Z平臺(tái)不用拆卸其它任何零件，安裝和維護(hù)方便。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)獨(dú)特，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊，采用分辨率高的精密壓電陶瓷電機(jī)控制Z軸啟停和升降動(dòng)作，由光柵尺保證其升降定位精度，精度高，成本低，使用簡(jiǎn)潔，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)顯著，堪稱是具有新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性的好技術(shù)，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。需要理解到的是上述說明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，在本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)，所進(jìn)行的添加、變換、替換等，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其特征在于在Z平臺(tái)底板(1)上固定Z固定板(2)，在所述Z固定板(2)上安裝豎立的導(dǎo)軌(3)，在所述導(dǎo)軌(3)上安裝一可沿導(dǎo)軌(3)上下運(yùn)動(dòng)的升降板(4)，用于控制升降板(4)上下運(yùn)動(dòng)的壓電陶瓷電機(jī)(7)安裝在Z平臺(tái)底板(1)上，所述壓電陶瓷電機(jī)(7)驅(qū)動(dòng)升降板(4)沿導(dǎo)軌(3)上下運(yùn)動(dòng)，在所述升降板(4)的前側(cè)面固定一豎立的前側(cè)板(8)，在所述升降板(4)的后側(cè)面固定一豎立的后側(cè)板(9)，前側(cè)板(8)與后側(cè)板(9)為平行對(duì)稱設(shè)置；還在所述Z固定板(2)上設(shè)置傳感器(10)，相應(yīng)地，在前側(cè)板(8)或后側(cè)板(9)的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置傳感器感應(yīng)片(11)；在所述Z固定板(2)上設(shè)置讀數(shù)頭，相應(yīng)地，在前側(cè)板(8)或后側(cè)板(9)的內(nèi)側(cè)面上貼有光柵尺(12)；在所述前側(cè)板(8)和后側(cè)板(9)上放置治具板(16)，在所述治具板(16)上沿橫向設(shè)置一橫定位塊(17)、沿縱向設(shè)置一縱定位塊(18)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其特征在于在所述Z平臺(tái)底板(1)上且位于前側(cè)板(8)內(nèi)側(cè)的左右兩端分別設(shè)置一定滑輪機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)地，在所述Z平臺(tái)底板(1)上且位于后側(cè)板(9)內(nèi)側(cè)的左右兩端也分別設(shè)置一定滑輪機(jī)構(gòu)；在前側(cè)板(8)右端的定滑輪機(jī)構(gòu)與后側(cè)板(9)右端的定滑輪機(jī)構(gòu)之間安放右配重塊(15)，前側(cè)板(8)的右端連接一鋼絲繩(14)，鋼絲繩(14)經(jīng)前側(cè)板右端的定滑輪機(jī)構(gòu)(13)牽引于右配重塊(15)，后側(cè)板(9)的右端也連接一鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)后側(cè)板(9)右端的定滑輪機(jī)構(gòu)牽引于右配重塊(15);相應(yīng)地，在前側(cè)板(8)左端的定滑輪機(jī)構(gòu)與后側(cè)板(9)左端的定滑輪機(jī)構(gòu)之間安放左配重塊，前側(cè)板(8)的左端連接一鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)前側(cè)板(8)左端的定滑輪機(jī)構(gòu)牽引于左配重塊，后側(cè)板(9)的左端也連接一鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)后側(cè)板(9)左端的定滑輪機(jī)構(gòu)牽引于左配重塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其特征在于在所述治具板(16)上且與前側(cè)板(8)和后側(cè)板(9)鎖固的部位設(shè)置有平面度調(diào)節(jié)螺絲孔(19)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其特征在于所述Z固定板(2)的頂部設(shè)置有止擋螺栓(5)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其特征在于所述Z固定板(2)呈L形結(jié)構(gòu)，包括一水平面和一垂直面，Z固定板(2)的水平面與Z平臺(tái)底板(1)固定連接，Z固定板(2)的垂直面上安裝豎立的導(dǎo)軌(3)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，其特征在于所述壓電陶瓷電機(jī)(7)通過電機(jī)安裝板(6)固定在Z平臺(tái)底板(1)上，所述電機(jī)安裝板(6)呈L形結(jié)構(gòu)，包括一水平面和一垂直面，電機(jī)安裝板(6)的水平面與Z平臺(tái)底板(1)固定連接，電機(jī)安裝板(6)的垂直面上安裝壓電陶瓷電機(jī)(7)全文摘要本發(fā)明涉及皮秒激光加工設(shè)備的高精度Z軸載物平臺(tái)，在Z平臺(tái)底板上固定Z固定板，Z固定板上安裝豎立的導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上安裝可沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)的升降板，用于控制升降板上下運(yùn)動(dòng)的壓電陶瓷電機(jī)安裝在Z平臺(tái)底板上，在升降板的前側(cè)面固定一豎立的前側(cè)板，在升降板的后側(cè)面固定一豎立的后側(cè)板，前側(cè)板與后側(cè)板為平行對(duì)稱設(shè)置；在Z固定板上設(shè)置傳感器，在前側(cè)板或后側(cè)板的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置傳感器感應(yīng)片；在Z固定板上設(shè)置讀數(shù)頭，在前側(cè)板或后側(cè)板的內(nèi)側(cè)面上貼有光柵尺；在前側(cè)板和后側(cè)板上放置治具板。本發(fā)明采用分辨率高的壓電陶瓷電機(jī)控制Z軸啟停和升降動(dòng)作，光柵尺保證其升降定位精度，配重機(jī)構(gòu)解決陶瓷電機(jī)動(dòng)態(tài)推力和靜態(tài)保持力不足的問題。文檔編號(hào)B23K26/00GK101637849SQ20091018374公開日2010年2月3日申請(qǐng)日期2009年8月7日優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日發(fā)明者徐禮江,趙裕興申請(qǐng)人:蘇州德龍激光有限公司