[發(fā)明專利]一種大行程兩平動一轉(zhuǎn)動精密定位平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410008229.X
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103714865A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 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: G12B5/00
• 分類號: 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(diǎn)。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(shí)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大行程兩平動一轉(zhuǎn)動精密定位平臺。

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：一種大行程兩平動一轉(zhuǎn)動精密定位平臺，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)和三個復(fù)合平行板柔性導(dǎo)向機(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；每個所述復(fù)合平行板柔性導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括相互平行的8塊柔性板和沿動平臺周向布置的4塊剛體塊，4塊所述剛體塊由第一剛體塊、第二剛體塊、第三剛體塊和第四剛體塊組成，其中所述第三剛體塊和所述第四剛體塊距離所述動平臺最近，且二者位于同一圓周上，所述第一剛體塊距離所述動平臺最遠(yuǎn)，所述第二剛體塊位于所述第一剛體塊與所述第三剛體塊和所述第四剛體之間；8塊所述柔性板以所述動平臺的徑向?yàn)閷ΨQ軸對稱布置，8塊所述柔性板包括2塊中間板和2塊側(cè)板，在對稱軸同側(cè)的所述中間板和所述側(cè)板之間設(shè)有2塊所述柔性板，一塊是靠近所述側(cè)板的第二邊板，另一塊是靠近所述中間板的第一邊板，2塊所述中間板的內(nèi)端均與所述動平臺連接，2塊所述中間板的外端均與所述第二剛體塊連接，所述第一邊板和所述第二邊板的內(nèi)端通過所述第三剛體塊連接，所述第一邊板的外端與所述第二剛體塊連接，所述第二邊板的外端與所述第一剛體塊連接，所述側(cè)板的內(nèi)端與所述基座連接，所述側(cè)板的外端與所述第一剛體塊連接；三個所述復(fù)合平行板柔性導(dǎo)向機(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。

在所述基座上設(shè)有定位孔。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)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)和三個復(fù)合平行板柔性導(dǎo)向機(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(shí)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，使得復(fù)合平行板柔性導(dǎo)向機(jī)構(gòu)發(fā)生彈性變形，從而帶動動平臺運(yùn)動，實(shí)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(shí)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3為本發(fā)明的復(fù)合平行板柔性導(dǎo)向機(jī)構(gòu)示意圖。

圖中：1—預(yù)緊螺栓，2—壓電陶瓷驅(qū)動器，3—球型接頭，4—柔性鉸鏈，5—鉸鏈放大機(jī)構(gòu)，6—定位孔，7—動平臺，8—復(fù)合平行板柔性導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，8-1、第一剛體塊，8-2、第二剛體塊，8-3、第三剛體塊，8-4、第四剛體塊，8-5、中間板，8-6、第一邊板，8-7、第二邊板，8-8、側(cè)板，9—基座。

具體實(shí)施方式

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