[發明專利]一種精度可調層壓式空間三平移柔性精密定位平臺

無效

• 申請號: 201310282164.3
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103672317A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 朱大昌;馮文結;陳德海;李雅瓊;孔維榮;安梓銘
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: F16M11/04
• 分類號: F16M11/04;F16M11/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種精度可調層壓式空間三平移柔性精密定位平臺，在同一定平臺和動平臺下實現精度可調的三平移柔性精密定位平臺

背景領域

精度可調集成度高的空間柔性精密定位平臺在現代工業和科研領域占據重要地位。在精密加工、精密裝配以及MEMS領域中，經常使用各種不同類型的精密定位平臺，例如激光焊接中基板定位平臺。隨著精密加工、裝配要求的提高，傳統的步進電機加精密絲杠的定位方式很難滿足其精度要求。近些年來，柔順并聯機構的發展促使了壓電陶瓷驅動的柔性并聯機構定位平臺的出現。例如華南理工大學張憲民教授發明了一種整體式柔順板精密定位平臺，實現低精度輸入高精度輸出定位的目的。天津大學田延嶺教授發明的3T1R四自由度精密定位平臺，用柔性并聯機構作為基體采用壓電陶瓷驅動，實現高精度定位。

以柔性并聯機構作為基體的精密定位平臺相對于傳統精密絲杠定位平臺，提高了精度，降低了慣性。但是這些定位平臺結構形式單一，集成化程度低，定位精度可調范圍窄。考慮上述精密定位平臺中未實現的功能，同時為了滿足機械微型化、高精度以及精度大范圍可調的發展要求，基于結構拓撲優化和柔性并聯機構設計出精度可調柔性精密定位平臺。

發明內容

為了克服上述定位平臺中一些不足，本發明提供一種精度可調層壓式空間三平移精密定位平臺。主要是利用結構拓撲優化設計理論，設計出不同精度下不同形狀的支鏈，通過更換支鏈和驅動力施加位置來實現不同的定位精度。

為了實現上述目的，本發明技術方案是：設計一種精度可調層壓式空間三平移精密定位平臺，其特征是通過更換不同形狀柔性支鏈和驅動力施加位置，實現多精度定位。本發明由定平臺、不同精度柔性支鏈、動平臺、壓電陶瓷驅動器以及調節螺栓構成。不同精度柔性支鏈分為三個精度等級包括0-50微米支鏈1、51-100微米支鏈2、101-200微米支鏈3。主要設計構件有定平臺和不同精度支鏈。

定平臺是其他構件安裝基體，是精密定位平臺的重要組成部件。在本發明中將定平臺設計成六面體結構，在六面體上平面間隔三邊處開三個矩形支鏈安裝槽，三個支鏈安裝槽成120°對稱分布，用于安裝更換不同精度支鏈。在支鏈安裝槽一邊等距離開三個驅動器安裝槽，應用于不同精度下對應驅動器的安裝位置。在三個支鏈安裝槽的側面每邊預留兩個螺紋孔，用于安裝調節螺栓調節動平臺與支鏈之間接觸間隙。

設計不同精度柔順支鏈，采用結構拓撲優化理論。以支鏈柔度最小為目標函數，以體積比為約束條件，固定支鏈設計域上下兩個平面，滿足支鏈一端與定平臺相連，另一端與動平臺相連，限制動平臺三個方向轉動實現空間三個移動。在支鏈不同的位置施加相同的驅動力，實現支鏈與動平臺連接端有不同定位位移，得到相應三種不同精度下支鏈的形狀。

本發明有益效益：(1)通過結構拓撲優化設計方法，施加不同工況，實現不同精度柔性支鏈設計，提高定位精度。

(2)通過更換支鏈和驅動力施加位置實現三平移柔性精密定位平臺精度可調。

(3)本發明中采用調節螺栓調節支鏈與動平臺之間接觸間隙，實現動平臺與支鏈之間免裝配。

(4)本發明中柔性支鏈的加工采用先切片在壓制的加工工藝，克服了拓撲優化結構難加工的缺點。

附圖說明

下面結合附圖和實施實例進一步對該發明進一步說明。

圖1為本發明精密2下層疊式空間三平移柔性精密定位總體結構圖。

圖2為圖1中的定平臺。

圖3為精度1下柔性支鏈。

圖4為精度2下柔性支鏈。

圖5為精度3下柔性支鏈。

圖中，1.定平臺，2.不同精度支鏈(包括三個精度等級)，3.動平臺，4.壓電陶瓷驅動器，5.調節螺栓，6.支鏈安裝槽，7.精度1下驅動器安裝槽，8.精度2下驅動器安裝槽，9.精度3下驅動器安裝槽，10.調節螺栓孔

具體實施方式