[發(fā)明專利]一種基于柔性梁的層疊式的并聯(lián)二自由度精密定位平臺

有效

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• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103343867A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳偉海;杜沖;孫先濤;吳云潔;袁梅;陳文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F16M11/42
• 分類號: F16M11/42;F16M11/04;F16M11/18
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 李有浩

1.一種基于柔性梁的層疊式的并聯(lián)二自由度精密定位平臺，其特征在于：該定位平臺包括有下層導(dǎo)向平臺（1）、上層解耦平臺（2）、X軸驅(qū)動組件（3）和Y軸驅(qū)動組件（4）；下層導(dǎo)向平臺（1）與上層解耦平臺（2）之間通過第九螺釘（5）、第十螺釘（6）和第十一螺釘（9）實現(xiàn)固定安裝；

下層導(dǎo)向平臺（1）的中心是空腔（1G），所述的空腔（1G）四周分別設(shè)有X軸下層輸入端柔性鉸鏈（1C）、X軸下層輸出端柔性鉸鏈（1D）、Y軸下層輸入端柔性鉸鏈（1E）和X軸下層輸出端柔性鉸鏈（1F），X軸下層輸入端柔性鉸鏈（1C）與X軸下層輸出端柔性鉸鏈（1D）相對設(shè)置，Y軸下層輸入端柔性鉸鏈（1E）與X軸下層輸出端柔性鉸鏈（1F）相對設(shè)置；

X軸下層輸入端柔性鉸鏈（1C）上設(shè)有AA柔性梁（111）、AB柔性梁（112）、AC柔性梁（113）、AD柔性梁（114）、AE柔性梁（115）、AF柔性梁（116）、AG柔性梁（117）、AH柔性梁（118）、AA剛性邊梁（119A）、AA剛性中梁（119B）、AB剛性中梁（119C）；其中，AA柔性梁（111）、AB柔性梁（112）、AC柔性梁（113）和AD柔性梁（114）平行于Y軸，且構(gòu)成第一單元平行梁；其中，AE柔性梁（115）、AF柔性梁（116）、AG柔性梁（117）和AH柔性梁（118）平行于Y軸，且構(gòu)成第二單元平行梁；AA剛性中梁（119B）與AB剛性中梁（119C）相對設(shè)置在第一單元平行梁與第二單元平行梁之間。AA剛性邊梁（119A）設(shè)置在第一單元平行梁與第二單元平行梁的外側(cè)，第一單元平行梁與第二單元平行梁的內(nèi)側(cè)是空腔（1G）。

X軸下層輸出端柔性鉸鏈（1D）上設(shè)有BA柔性梁（121）、BB柔性梁（122）、BC柔性梁（123）、BD柔性梁（124）、BE柔性梁（125）、BF柔性梁（126）、BG柔性梁（127）、BH柔性梁（128）、AB剛性邊梁（129A）、AC剛性中梁（129B）、AD剛性中梁（129C）；其中，BA柔性梁（121）、BB柔性梁（122）、BC柔性梁（123）和BD柔性梁（124）平行于Y軸，且構(gòu)成第三單元平行梁；其中，BE柔性梁（125）、BF柔性梁（126）、BG柔性梁（127）和BH柔性梁（128）平行于Y軸，且構(gòu)成第四單元平行梁；AC剛性中梁（129B）與AD剛性中梁（129C）相對設(shè)置在第三單元平行梁與第四單元平行梁之間。AB剛性邊梁（129A）設(shè)置在第三單元平行梁與第四單元平行梁的外側(cè)，第三單元平行梁與第四單元平行梁的內(nèi)側(cè)是空腔（1G）。

X軸下層輸入端柔性鉸鏈（1C）上設(shè)有第三半圓通孔（151）、AA螺紋孔（152）、AB螺紋孔（153）和AC螺紋孔（154）；所述第三半圓通孔（151）與X軸安裝板（33）上的第一半圓通孔（33C）、X軸鎖緊塊（2A）上的第五半圓通孔共形得到X軸夾緊孔（7），該X軸夾緊孔（7）用于放置X軸推桿（34）的夾持段（34C）；置入X軸夾緊孔（7）內(nèi)的X軸推桿（34）的夾持段（34C）通過上層解耦平臺（2）的X軸鎖緊塊（2A）壓緊，X軸鎖緊塊2A通過第十螺釘（6）固定在下層導(dǎo)向平臺（1）的X軸下層輸入端柔性鉸鏈（1C）上。所述AA螺紋孔（152）用于螺紋連接第二螺釘（35）。所述AB螺紋孔（153）用于螺紋連接第一螺釘（37）。所述AC螺紋孔（154）用于螺紋連接第十螺釘（6）。

Y軸下層輸入端柔性鉸鏈（1E）上設(shè)有CA柔性梁（131）、CB柔性梁（132）、CC柔性梁（133）、CD柔性梁（134）、CE柔性梁（135）、CF柔性梁（136）、CG柔性梁（137）、CH柔性梁（138）、AC剛性邊梁（139A）、AE剛性中梁（139B）、AF剛性中梁（139C）；其中，CA柔性梁（131）、CB柔性梁（132）、CC柔性梁（133）和CD柔性梁（134）平行于X軸，且構(gòu)成第五單元平行梁；其中，CE柔性梁（135）、CF柔性梁（136）、CG柔性梁（137）和CH柔性梁（138）平行于X軸，且構(gòu)成第六單元平行梁；AE剛性中梁（139B）與AF剛性中梁（139C）相對設(shè)置在第五單元平行梁與第六單元平行梁之間。AC剛性邊梁（139A）設(shè)置在第五單元平行梁與第六單元平行梁的外側(cè)，第五單元平行梁與第六單元平行梁的內(nèi)側(cè)是空腔（1G）。

Y軸下層輸出端柔性鉸鏈（1F）上設(shè)有DA柔性梁（141）、DB柔性梁（142）、DC柔性梁（143）、DD柔性梁（144）、DE柔性梁（145）、DF柔性梁（146）、DG柔性梁（147）、DH柔性梁（148）、AD剛性邊梁（149A）、AG剛性中梁（149B）、AH剛性中梁（149C）；其中，DA柔性梁（141）、DB柔性梁（142）、DC柔性梁（143）和DD柔性梁（144）平行于X軸，且構(gòu)成第七單元平行梁；其中，DE柔性梁（145）、DF柔性梁（146）、DG柔性梁（147）和DH柔性梁（148）平行于X軸，且構(gòu)成第八單元平行梁；AG剛性中梁（149B）與AH剛性中梁（149C）相對設(shè)置在第七單元平行梁與第八單元平行梁之間。AD剛性邊梁（149A）設(shè)置在第七單元平行梁與第八單元平行梁的外側(cè)，第七單元平行梁與第八單元平行梁的內(nèi)側(cè)是空腔（1G）。

Y軸下層輸入端柔性鉸鏈（1E）上設(shè)有第四半圓通孔（161）、AD螺紋孔（162）、AE螺紋孔（163）和AF螺紋孔（164）；所述第四半圓通孔（161）與Y軸安裝板（43）上的第二半圓通孔（43C）、Y軸鎖緊塊（2B）上的第六半圓通孔（261）共形得到Y(jié)軸夾緊孔（8），該Y軸夾緊孔（8）用于放置Y軸推桿44的夾持段（44C）；置入Y軸夾緊孔（8）內(nèi)的Y軸推桿（44）的夾持段（44C）通過上層解耦平臺（2）的Y軸鎖緊塊（2B）壓緊，Y軸鎖緊塊（2B）通過第十一螺釘（9）固定在下層導(dǎo)向平臺（1）的Y軸下層輸入端柔性鉸鏈（1E）上。所述AD螺紋孔（162）用于螺紋連接第六螺釘（45）。所述AE螺紋孔（163）用于螺紋連接第五螺釘（47）。所述AF螺紋孔（164）用于螺紋連接第十一螺釘（9）。

上層解耦平臺（2）的中心是承載臺（2G），所述的承載臺（2G）四周分別設(shè)有X軸上層輸入端柔性鉸鏈（2C）、X軸上層輸出端柔性鉸鏈（2D）、Y軸上層輸入端柔性鉸鏈（2E）和X軸上層輸出端柔性鉸鏈（2F），X軸上層輸入端柔性鉸鏈（2C）與X軸上層輸出端柔性鉸鏈（2D）相對設(shè)置，Y軸上層輸入端柔性鉸鏈（2E）與X軸上層輸出端柔性鉸鏈（2F）相對設(shè)置。

X軸上層輸入端柔性鉸鏈（2C）上設(shè)有EA柔性梁（211）、EB柔性梁（212）、EC柔性梁（213）、ED柔性梁（214）、AA移動梁（215）、BA剛性邊梁（216）；其中，EA柔性梁（211）、EB柔性梁（212）、EC柔性梁（213）和ED柔性梁（214）平行于X軸，且構(gòu)成第九單元平行梁；第九單元平行梁的內(nèi)側(cè)是承載臺（2G），第九單元平行梁的外側(cè)是AA移動梁（215）；AA移動梁（215）的外側(cè)是X軸鎖緊塊（2A）；第九單元平行梁的上下是BA剛性邊梁（216）。

X軸上層輸出端柔性鉸鏈（2D）上設(shè)有FA柔性梁（221）、FB柔性梁（222）、FC柔性梁（223）、FD柔性梁（224）、AB移動梁（225）、BB剛性邊梁（216）；其中，F(xiàn)A柔性梁（221）、FB柔性梁（222）、FC柔性梁（223）和FD柔性梁（224）平行于X軸，且構(gòu)成第十單元平行梁；第十單元平行梁的內(nèi)側(cè)是承載臺（2G），第十單元平行梁的外側(cè)是AB移動梁（225）；BB剛性邊梁（226）包圍在AB移動梁（225）和第十單元平行梁的外部。

X軸上層輸入端柔性鉸鏈（2C）的BA剛性邊梁（216）上設(shè)有X軸鎖緊塊（2A），所述X軸鎖緊塊（2A）的下方設(shè)有第五半圓通孔（251）、第三沉頭孔（252）；X軸鎖緊塊（2A）與X軸安裝板（33）平行于Y軸放置，且第五半圓通孔（251）與第一半圓通孔（33C）共同與第三半圓通孔（151）共形得到X軸夾緊孔（7）。該X軸夾緊孔（7）用于放置X軸推桿（34）的夾持段（34C）；置入X軸夾緊孔（7）內(nèi)的X軸推桿（34）的夾持段（34C）通過上層解耦平臺（2）的X軸鎖緊塊（2A）壓緊，X軸鎖緊塊（2A）通過第十螺釘（6）固定在下層導(dǎo)向平臺（1）的X軸下層輸入端柔性鉸鏈（1C）上。所述第三沉頭孔（252）用于第十螺釘（6）穿過，穿過后的第十螺釘（6）螺紋連接在AC螺紋孔（154）中。

Y軸上層輸入端柔性鉸鏈（2E）上設(shè)有GA柔性梁（231）、GB柔性梁（232）、GC柔性梁（233）、GD柔性梁（234）、AC移動梁（235）、BC剛性邊梁（236）；其中，GA柔性梁（231）、GB柔性梁（232）、GC柔性梁（233）和GD柔性梁（234）平行于Y軸，且構(gòu)成第十一單元平行梁；第十一單元平行梁的內(nèi)側(cè)是承載臺（2G），第十一單元平行梁的外側(cè)是AC移動梁（235）；AC移動梁（235）的外側(cè)是Y軸鎖緊塊（2B）；第十一單元平行梁的左右是BC剛性邊梁（236）。

Y軸上層輸出端柔性鉸鏈（2F）上設(shè)有HA柔性梁（241）、HB柔性梁（242）、HC柔性梁（243）、HD柔性梁（244）、AD移動梁（245）、BD剛性邊梁（246）；其中，HA柔性梁（241）、HB柔性梁（242）、HC柔性梁（243）和HD柔性梁（244）平行于Y軸，且構(gòu)成第十二單元平行梁；第十二單元平行梁的內(nèi)側(cè)是承載臺（2G），第十二單元平行梁的外側(cè)是AD移動梁（245）；BD剛性邊梁（246）包圍在AD移動梁（245）和第十二單元平行梁的外部。

Y軸上層輸入端柔性鉸鏈（2E）的BC剛性邊梁（236）上設(shè)有Y軸鎖緊塊（2B），所述Y軸鎖緊塊（2B）的下方設(shè)有第六半圓通孔（261）、第四沉頭孔（262）；Y軸鎖緊塊（2B）與Y軸安裝板（43）平行于X軸放置，且第六半圓通孔（261）與第二半圓通孔（43C）共同與第四半圓通孔（161）共形得到Y(jié)軸夾緊孔（8）。該Y軸夾緊孔（8）用于放置Y軸推桿（44）的夾持段（44C）；置入Y軸夾緊孔（8）內(nèi)的Y軸推桿（44）的夾持段（44C）通過上層解耦平臺（2）的Y軸鎖緊塊（2B）壓緊，Y軸鎖緊塊（2B）通過第十一螺釘（9）固定在下層導(dǎo)向平臺（1）的Y軸下層輸入端柔性鉸鏈（1E）上。所述第四沉頭孔（262）用于第十一螺釘（9）穿過，穿過后的第十一螺釘（9）螺紋連接在AE螺紋孔（164）中。

X軸驅(qū)動組件（3）包括有X軸驅(qū)動電機（31）、X軸電機連接件（32）、X軸安裝板（33）和X軸推桿（34）。

X軸電機連接件（32）的中心部位設(shè)有中心通孔（32B），該中心通孔（32B）用于X軸驅(qū)動電機（31）的輸出軸穿過；X軸電機連接件（32）的兩側(cè)邊設(shè)有第一連接體（32E）和第二連接體（32F），第一連接體（32E）上設(shè)有CA通孔（32D）和CC通孔（32H），第二連接體（32F）上設(shè)有CB通孔（32G）和CD通孔（32J），其中，CA通孔（32D）和CB通孔（32G）用于第二螺釘（35）穿過，通過該第二螺釘（35）能夠?qū)崿F(xiàn)將X軸電機連接件（32）安裝在下層導(dǎo)向平臺（1）的第一側(cè)面板（1A）上；CC通孔（32H）和CD通孔（32J）用于第三螺釘（36）穿過，通過該第三螺釘（36）能夠?qū)崿F(xiàn)將X軸電機連接件（32）安裝在X軸安裝板（33）上；

X軸電機連接件（32）的安裝面板（32A）的四角上設(shè)有CE通孔（32C），該CE通孔（32C）用于第四螺釘（38）穿過，通過該第四螺釘（38）實現(xiàn)X軸驅(qū)動電機31與X軸電機連接件（32）的安裝。

X軸安裝板（33）上設(shè)有第一沉頭孔（33A）、第一半圓通孔（33C）和第一螺紋孔（33B）；所述第一沉頭孔（33A）用于第一螺釘（37）穿過，通過該第一螺釘（37）實現(xiàn)將X軸安裝板（33）安裝在下層導(dǎo)向平臺（1）上；所述第一半圓通孔（33C）用于X軸推桿（34）的一端穿過；所述第一螺紋孔（33B）用于放置第三螺釘（36）。

X軸推桿（34）上設(shè)有螺紋段（34A）、柔性桿（34B）和夾持段（34C）。所述螺紋段（34A）與X軸驅(qū)動電機（31）的輸出軸連接，所述夾持段（34C）置于X軸夾緊孔（7）中，該X軸夾緊孔（7）是由X軸安裝板（33）上的第一半圓通孔（33C）和X軸鎖緊塊（2A）上的第五半圓通孔（251）與下層導(dǎo)向平臺（1）上的第三半圓通孔（151）共形得到。

Y軸驅(qū)動組件（4）包括有Y軸驅(qū)動電機（41）、Y軸電機連接件（42）、X軸安裝板（43）和X軸推桿（44）。

Y軸電機連接件（42）的中心部位設(shè)有中心通孔（42B），該中心通孔（42B）用于Y軸驅(qū)動電機（41）的輸出軸穿過；

Y軸電機連接件（42）的兩側(cè)邊設(shè)有第三連接體（42E）和第四連接體（42F），第三連接體（42E）上設(shè)有DA通孔（42D）和DC通孔（42H），第四連接體（42F）上設(shè)有DB通孔（42G）和DD通孔（42J），其中，DA通孔（42D）和DB通孔（42G）用于第六螺釘（45）穿過，通過該第六螺釘（45）能夠?qū)崿F(xiàn)將Y軸電機連接件（42）安裝在下層導(dǎo)向平臺（1）的第二側(cè)面板1B上；DC通孔（42H）和DD通孔（42J）用于第七螺釘（46）穿過，通過該第七螺釘（46）能夠?qū)崿F(xiàn)將Y軸電機連接件（42）安裝在Y軸安裝板（43）上；

Y軸電機連接件（42）的安裝面板（42A）的四角上設(shè)有DE通孔（42C），該DE通孔（42C）用于第八螺釘（48）穿過，通過該第八螺釘（48）實現(xiàn)Y軸驅(qū)動電機（41）與Y軸電機連接件（42）的安裝。

Y軸安裝板（43）上設(shè)有第二沉頭孔（43A）、第二半圓通孔（43C）和第二螺紋孔（43B）；所述第二沉頭孔（43A）用于第五螺釘（47）穿過，通過該第五螺釘（47）實現(xiàn)將Y軸安裝板（43）安裝在下層導(dǎo)向平臺（1）上；所述第二半圓通孔（43C）用于Y軸推桿（44）的一端穿過；所述第二螺紋孔（43B）用于放置第七螺釘（46）。

Y軸推桿（44）上設(shè)有螺紋段（44A）、柔性桿（44B）和夾持段（44C）。所述螺紋段（44A）與Y軸驅(qū)動電機（41）的輸出軸連接，所述夾持段（44C）置于Y軸夾緊孔（8）中，該Y軸夾緊孔（8）是由Y軸安裝板（43）上的第二半圓通孔（43C）和Y軸鎖緊塊（2B）上的第六半圓通孔（261）與下層導(dǎo)向平臺（1）上的第四半圓通孔（161）共形得到。