[發(fā)明專利]基于柔性傾斜梁的用于提高直線電機分辨率的微動平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210382559.6
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102930904A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 孫先濤;陳偉海;周銳;張建斌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G12B5/00
• 分類號: G12B5/00;B25H1/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種微動平臺，更特別地說，是指一種基于柔性傾斜梁的用于提高直線電機分辨率的微動平臺。

背景技術(shù)

在精密工程中一般需要末端執(zhí)行器具有納米級別的分辨率，而末端執(zhí)行器的分辨率取決于所選驅(qū)動器的分辨率。目前最常見的高精度驅(qū)動器主要有壓電陶瓷、音圈電機等。

壓電陶瓷是一種將機械能和電能相互轉(zhuǎn)化的無機非金屬材料，當對壓電材料施加壓力，它便會產(chǎn)生電位差，反之施加電壓，則產(chǎn)生機械力。它具有平穩(wěn)、連續(xù)、響應快、納米精度和較大輸出力等優(yōu)點，但是運動范圍非常小，一般為幾個微米到幾十個微米，并且存在遲滯現(xiàn)象；音圈電機運動同樣具有納米分辨率并且行程可達到毫米級，但是驅(qū)動力非常小，很難滿足微納操作中并聯(lián)機構(gòu)對較大輸入力的需求，因此它的應用也得到限制。由于壓電陶瓷和音圈電機價格昂貴，常見的直線電機多為步進電機，它雖然也具有平穩(wěn)、連續(xù)和高速等特點，但是由于自身的機械結(jié)構(gòu)而導致分辨率只能達到微米級別。

柔性機構(gòu)是一種依靠材料的變形來傳遞運動或力的新型機構(gòu)。相對剛性機構(gòu)而言，它具有無間隙、無摩擦，可實現(xiàn)高精度運動；無需進行潤滑，避免了污染；免于磨損，提高壽命等優(yōu)點而越來越被應用在精密工程中。此外，先進的加工方法（如：線切割）使柔性機構(gòu)的加工成為現(xiàn)實。

傳統(tǒng)的運動縮小機構(gòu)如杠桿，多個杠桿相連接，也可達到一定的縮小倍數(shù)，但是杠桿機構(gòu)的剛度差，無法滿足驅(qū)動對高剛度的要求；并且隨著輸入位移的增大，輸入位移與輸出位移之間呈現(xiàn)出非線性，無法獲得固定的縮小比例。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出了一種基于柔性傾斜梁的用于提高直線電機分辨率的微動平臺，該微動平臺為一體化機械加工成型件、且具有兩級運動縮小功能，即減速器功能。將微動平臺與直線電機配合使用能夠使直線電機的分辨率達到納米級別，并且克服了直線電機輸出力較小的問題。該微動平臺采用多邊形變形的構(gòu)形方式，且在同一平面內(nèi)實現(xiàn)。本發(fā)明設計的微動平臺通過改變傾斜梁組的傾斜方向可以得到四種不同的微動平臺。

本發(fā)明的一種基于柔性傾斜梁的用于提高直線電機分辨率的微動平臺，其特征在于該微動平臺上設有：基座（1）、第一傾斜梁組件（2）、第二傾斜梁組件（3）、第三傾斜梁組件（4）、第四傾斜梁組件（5）、第五傾斜梁組件（6）、第六傾斜梁組件（7）、第一過渡板（8）、第二過渡板（10）、第一導向梁組件（12）、第二導向梁組件（13）、輸入板（9）、輸出板（11）、輸出桿（14）；

第四傾斜梁組件（5）的結(jié)構(gòu)與第一傾斜梁組件（2）的結(jié)構(gòu)是以橫向?qū)ΨQ中心線對稱相同的；

第五傾斜梁組件（6）的結(jié)構(gòu)與第一傾斜梁組件（2）的結(jié)構(gòu)是以縱向?qū)ΨQ中心線對稱相同的；

第六傾斜梁組件（7）的結(jié)構(gòu)與第四傾斜梁組件（5）的結(jié)構(gòu)是以縱向?qū)ΨQ中心線對稱相同的；

第三傾斜梁組件（4）的結(jié)構(gòu)與第二傾斜梁組件（3）的結(jié)構(gòu)是以橫向?qū)ΨQ中心線對稱相同的；

第一導向梁組件（12）與第二導向梁組件（13）的結(jié)構(gòu)相同；

第一過渡板（8）的結(jié)構(gòu)與第二過渡板（10）的結(jié)構(gòu)是以橫向?qū)ΨQ中心線對稱相同的；

基座（1）的第一支撐臂（101）與第二支撐臂（102）之間設有第一導向梁組件（12）、輸出板（11）和第二導向梁組件（13）；

基座（1）的底板（103）與輸出板（11）之間，且在橫向?qū)ΨQ中心線的一側(cè)設有第一傾斜梁組件（2）、第一過渡板（8）和第五傾斜梁組件（6）；橫向?qū)ΨQ中心線的另一側(cè)設有第四傾斜梁組件（5）、第二過渡板（10）和第六傾斜梁組件（7）；

第一過渡板（8）與第二過渡板（10）之間設有第二傾斜梁組件（3）、輸入板（9）和第三傾斜梁組件（4）；輸入板（9）上設有A通孔（9B），該A通孔（9B）用于放置直線電機（15）的輸出軸（16），且通過螺釘（9A）實現(xiàn)輸入板（9）與直線電機（15）的輸出軸（16）的連接；

輸出桿（14）的螺紋段（14A）安裝在輸出板（11）的螺紋孔（11A）中；

直線電機（15）的殼體通過螺釘（15A）安裝在基座（1）的底板（103）上，且直線電機（15）的輸出軸（16）穿過底板（103）上的B通孔（103A）后置于輸入板（9）的A通孔（9B）內(nèi)，通過螺釘（9A）使得直線電機（15）的輸出軸（16）與輸入板（9）安裝在一起。

本發(fā)明微動平臺的優(yōu)點是：