[發明專利]液壓伺服系統與壓電陶瓷驅動器共同驅動的并聯機構

有效

• 申請號: 201410484446.6
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104269191A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 許有熊;朱松青;曹寧;韓亞麗;高海濤;郝飛
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G12B5/00
• 分類號: G12B5/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;劉艷艷

技術領域

本發明涉及一種宏微混合驅動的并聯機構，具體涉及一種液壓伺服系統與壓電陶瓷驅動器共同驅動，可以在平面內實現大范圍高精度的三軸平面并聯機構。

背景技術

隨著現代科學技術的不斷發展，精密加工與精密測量、航空航天宇航技術、生物醫學工程、微電子工程等各個領域，對定位裝置的行程和精度提出了更高的要求，如在國防工業中大量復雜自由曲面零部件的加工與測量等，如在工業自動化中半導體、平板顯示器等加工，如在IC制造中芯片光刻與封裝等都需要大范圍高精度的快速響應實時連續可調的精密定位裝置。因此大范圍納米定位技術在現代科學技術中起到十分關鍵的作用，也是近年來精密工程領域的研究熱點之一。

與串聯機構相比，并聯機構具有結構剛度高，承載能力強、精度高、結構緊湊等特點得到了越來越廣泛的應用。近年來，以并聯機構學為理論依據的智能機器人及數控加工技術等已成為當前新的研究熱點，并被認為是21世紀極具發展前景的先進技術之一。因此，開發具有大行程高精度定位的并聯機構具有重大的意義。

與電氣和氣動驅動方式相比，液壓伺服驅動機構具有剛度大、結構緊湊、體積小、重量輕、加速性好等特點。因此，目前并聯機構大多采用液壓伺服驅動方式。但這種驅動方式的并聯機構存在著重復定位精度差的缺點，一般為微米級。為了滿足高精度納米級的定位需求，出現了并聯微動機構。由于壓電陶瓷具有體積小，分辨率高且容易控制等優點，國內外不少學者研究基于壓電陶瓷微位移驅動器的并聯微動機構以滿足高精度微位移和微運動的要求。其中，德國PI公司生產的壓電六軸并聯微動機構已經系列化和商業化。

并聯微動機構雖然具有很高的定位精度，但是其運動范圍較小，這極大限制了其實際工程應用。因此，國內外學者將宏/微混合驅動的技術應用到并聯機構，研究混合驅動的大范圍高精度并聯機構。

目前，有各種對宏微混合驅動并聯機構的研究，如中國發明專利申請公開說明書200410011628.8?“六自由度宏微雙驅動納米級定位大行程柔性并聯機器人”，(此處有誤，也沒查到該專利)宏驅動采用直線音圈電機結合驅動，微驅動采用壓電陶瓷驅動器的平面定位平臺；中國發明專利申請公開說明書CN1562578A?“六自由度宏/微雙重驅動納米級定位大行程柔性并聯機器人”，宏驅動采用壓電馬達驅動，微驅動采用壓電陶瓷，能在厘米級的運動范圍內得到納米級的分辨率和運動精度；中國發明專利申請公開說明書CN1731081A“宏/微雙重驅動的大行程高速納米級精度的平面定位系統”，宏驅動采用音圈電機，微驅動采用壓電陶瓷驅動器。

液壓伺服系統響應速度快，控制精度高、易于實現直線運動的速度位移及力控制等特點適用于大行程的控制系統。因此，結合液壓伺服技術與壓電技術獨特的優點并應用到并聯機構中，可以開發出一種大行程高精度定位的并聯機構，這也是本發明專利的出發點。

如何解決大范圍和高精度定位之間的矛盾，實現大范圍運動系統的高精度定位已成為當今精密加工和精密測量等領域急需解決的重要關鍵技術之一。采用單一驅動方式如電機、液壓與氣動等的并聯機構，雖然可以實現大范圍運動，但是其定位精度低，一般為微米級；而采用如壓電陶瓷驅動器等的并聯微動機構能滿足高精度的定位要求，但運動范圍微小。

發明內容

目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明立足于解決上述矛盾，提供一種可以實現大范圍精密定位的宏微混合驅動的并聯機構。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種液壓伺服系統與壓電陶瓷驅動器共同驅動的并聯機構，包括：動平臺、設置在動平臺底部的動平臺萬向輪，和動平臺均勻對稱連接的三組相同的支鏈；

每組支鏈依次包括：用于與動平臺連接的第一連接組件、壓電陶瓷驅動器、用于液壓缸與壓電陶瓷驅動器連接的第二連接組件、液壓缸位移輸出端與定平臺的第三連接組件、液壓缸、連接件、第二萬向輪；第一連接組件與第三連接組件側邊通過光柵傳感器連接組件連接固定。

所述的液壓伺服系統與壓電陶瓷驅動器共同驅動的并聯機構，其特征在于：所述三組相同的支鏈通過第一連接組件均勻布置連接在動平臺上。

所述的液壓伺服系統與壓電陶瓷驅動器共同驅動的并聯機構，其特征在于：所述液壓缸非位移輸出端通過連接件與第二萬向輪連接；所述第二萬向輪設置在連接件的底部。