[發(fā)明專利]一種三自由度精密定位平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410008167.2
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103727364A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡坤海;田延嶺;張大衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: F16M11/08
• 分類號: F16M11/08;F16M11/18;G12B5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張金亭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納米技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種可應(yīng)用于微操作系統(tǒng)的兩平動一轉(zhuǎn)動三自由度柔性精密定位工作平臺。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，在超精密加工、微電子工程、生物工程、納米技術(shù)等領(lǐng)域都迫切需要亞微米級甚至納米級的精密定位技術(shù)。最典型的應(yīng)用在于納米器件的制造生產(chǎn)。納米器件包括納米電子器件和納米光電器件，可廣泛應(yīng)用于電子學(xué)、光學(xué)、微機(jī)械裝置、新型計算機(jī)等，是當(dāng)今新材料與新器件研究領(lǐng)域中最富有活力的研究領(lǐng)域，也是元器件小型化、智能化、高集成化等的主流發(fā)展方向。納米器件由于具有潛在的巨大市場和國防價值，使得其設(shè)計和制造的方法、途徑、工藝等成為眾多科學(xué)家、政府和大型企業(yè)研究和投資的熱點。所以大力發(fā)展精密定位技術(shù)是大勢所趨，是創(chuàng)新科技進(jìn)步的具體體現(xiàn)。

但是，目前微納米級精密定位平臺主要以兩自由度平動居多，即使設(shè)計的三自由度精密定位平臺，也具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、行程小、軸向承載能力較低等缺陷，難以滿足實際應(yīng)用的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、行程較大、軸向承載能力較高的一種三自由度精密定位平臺。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種三自由度精密定位平臺，包括基座和設(shè)置在其內(nèi)部的動平臺，所述基座和所述動平臺通過三個沿所述動平臺的周向均布的鉸鏈放大機(jī)構(gòu)和三個板形柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)連接；每個所述鉸鏈放大機(jī)構(gòu)的一端與所述基座柔性連接，另一端和所述動平臺柔性連接，中部設(shè)有一輸入端，鉸鏈放大機(jī)構(gòu)的輸入端通過柔性鉸鏈和球型接頭與壓電陶瓷驅(qū)動器連接，所述壓電陶瓷驅(qū)動器安裝在所述基座上，所述壓電陶瓷驅(qū)動器沿所述動平臺的徑向設(shè)置，在所述壓電陶瓷驅(qū)動器的輸出端上固接有所述球型接頭，所述球型接頭與所述柔性鉸鏈相切接觸，所述柔性鉸鏈固定在所述鉸鏈放大機(jī)構(gòu)的輸入端上；每個所述板形柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)包括一塊弧形柔性板和垂直固定在其上的1～5塊徑向柔性板，所述弧形柔性板沿所述動平臺的周向設(shè)置，所述弧形柔性板的兩端固定在所述基座上，所述徑向柔性板的內(nèi)端固定在所述動平臺上；三個所述板形柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)和三個所述壓電陶瓷驅(qū)動器間隔均布在所述動平臺的周向上。

所述動平臺為圓盤形。

每塊所述弧形柔性板上固定有2～3塊均布的所述徑向柔性板。

在所述基座上設(shè)有定位孔。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：通過采用將圓盤形動平臺設(shè)置在基座內(nèi)部，且將二者通過間隔均勻設(shè)置的三個鉸鏈放大機(jī)構(gòu)和三個板形柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)連接在一起，并在鉸鏈放大機(jī)構(gòu)上設(shè)置輸入端的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)兩平動一轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)簡單緊湊；利用鉸鏈放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行位移放大和力的傳遞，使得板形柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)發(fā)生彈性變形，從而帶動動平臺運(yùn)動，實現(xiàn)微納米位移的輸出，輸出位移較大，軸向剛度較高；可作為納米微操作系統(tǒng)的輔助定位平臺實現(xiàn)微量進(jìn)給和精密定位。為納米器件的制造生產(chǎn)提供了有效的輔助手段，具有非常重要的應(yīng)用意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視圖；

圖2為本發(fā)明的立體圖。

圖中：1—壓電陶瓷驅(qū)動器，2—球型接頭，3—預(yù)緊螺栓，4—柔性鉸鏈，5—鉸鏈放大機(jī)構(gòu)，6—板形柔性鉸鏈，6-1、弧形柔性板，6-2、徑向柔性板，7—動平臺，8—定位孔，9—基座。

具體實施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：