[實用新型]一種嵌套式菱形放大二維精密定位平臺

有效

• 申請號: 201320519897.X
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN203453727U
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 鐘博文;王振華;孫立寧
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: F16M11/18
• 分類號: F16M11/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本實用新型屬于微驅動應用技術領域，具體涉及一種嵌套式菱形放大二維精密定位平臺。

背景技術

目前，二維精密微定位技術在微驅動各個領域，如微機電系統、光學調整、超精密加工、生物細胞操作、STM和AFM顯微鏡掃描平臺等方面都是必不可少的，有著廣闊的應用前景，并能產生巨大的社會及經濟效益，已成為微驅動精密定位領域中不可或缺的關鍵技術之一。

二維精密定位平臺，主要功能是實現被操作樣件或被觀測樣件的二維精密運動和定位，以及微探針的二維操作等。其二維精密定位技術的實現，主要是以壓電陶瓷材料作為驅動源，依靠壓電陶瓷驅動電源的電壓激勵，實現壓電陶瓷的微位移形變，通過柔性鉸鏈柔性機構進行無間隙的微位移傳動，從而實現被驅動樣件的二維精密定位。它相對于其他驅動方式的二維精密定位技術，如電機驅動、音圈電機驅動、記憶合金驅動及磁滯伸縮驅動方式等，其基本原理實現方便、控制簡單，并具有分辨率高、傳動無間隙、易微小化、運動精度高和重復定位精度高等優點。

目前根據二維運動實現方式的不同，二維精密定位平臺主要分為串聯式二維精密定位平臺和并聯式二維精密定位平臺，根據位移放大方式的不同，又分為直接驅動和杠桿式放大方式的二維精密定位平臺。

串聯式二維精密定位平臺主要是利用兩個一維精密定位平臺的串聯實現二維精密定位，每個一維精密定位平臺均為壓電陶瓷驅動和柔性鉸鏈傳動，其中，第一個一維精密定位平臺做為基體，第二個一維精密定位平臺運動方向與第一個一維精密定位平臺垂直，并且基座部分安裝在第一個一維精密定位平臺的運動部分上，由第一個一維精密運動平臺驅動使得第二個一維精密運動平臺整體實現一個方向的運動，從而通過串聯實現二維精密定位。此種方法實現二維精密定位簡單，而且沒有耦合，但是會累積誤差，定位精度較低。（如專利號為2726829、101837586A和100999080的專利）。

并聯式二維精密定位平臺主要是在一個平面內實現兩個方向的運動，其驅動源由兩個壓電陶瓷放在一個平面內進行驅動，方向互相垂直，依靠特殊設計的可以實現二維傳動的柔性鉸鏈機構來實現并聯驅動，其柔性鉸鏈采用直角平行板結構，可以實現X，Y兩個方向的運動。此種方法可以在很小的豎直空間內實現二維精密定位，是串聯型二維精密定位平臺無法實現的，但是由于采用直角形平行板鉸鏈，會在二維精密定位時，兩個軸運動時出現耦合現象，從而影響定位精度。（如專利號為103056868A和DE10148267B4的專利）。

杠桿式放大機構的主要目是將壓電陶瓷的運動范圍進行放大，通過杠桿放大原理，以及旋轉副的柔性鉸鏈機構實現沿支點的旋轉，通過杠桿機構進行放大，其通常的放大倍數可以達到2-3倍，使得由壓電陶瓷驅動的精密定位平臺的運動范圍有效得提高，但是在運動范圍放大的同時，也由于杠桿式放大存在微小的角度變化，因此會對最終實現的放大位移帶來微小的角度誤差。（如專利號為2587600、103111990A、EP0624912A1和DE4315238A1的專利）。

上述三種二維精密定位平臺雖然在二維實現結構和位移放大方式上有所不同，但是其共同點在于利用壓電陶瓷的驅動，實現二維大行程的精密定位，在實現二維大行程精密定位的過程中都會因為機構類型的原因在二維大行程精密定位中引起誤差，最終影響運動精度，而且為二維大行程精密定位平臺帶來累積誤差和角度誤差等技術難題。

因此，鑒于以上問題，有必要提出一種新型的二維精密定位平臺，以解決現有技術中定位平臺所存在的累積誤差與角度誤差，提高定位平臺的輸出性能與定位精度，實現定位平臺大范圍內的精確定位。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供了一種嵌套式菱形放大二維精密定位平臺，以解決現有技術中定位平臺所存在的累積誤差與角度誤差，提高定位平臺的輸出性能與定位精度，實現定位平臺大范圍內的精確定位。

根據本實用新型的目的提出的一種嵌套式菱形放大二維精密定位平臺，包括基座、與固定設置于所述基座上的第一軸定位平臺與第二軸定位平臺，所述第一軸定位平臺包括第一組動力機構與第一運動平臺，所述第一組動力機構驅動所述第一運動平臺水平移動；

所述第二軸定位平臺包括第二組動力機構與第二運動平臺，所述第二組動力機構驅動所述第二運動平臺水平移動，所述第二軸定位平臺固定設置于所述第一運動平臺上，與所述第一運動平臺同步移動；

所述第一、第二組動力機構分別包括放大機構與壓電陶瓷，所述放大機構為菱形放大機構，所述壓電陶瓷壓緊固定于所述放大機構內部，所述壓電陶瓷的兩端對應于所述放大機構對稱的兩個頂點。