[發明專利]一種柔性鉸鏈導向的平面XYθ三自由度精度補償器

有效

• 申請號: 201710028066.5
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106514631B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 何思豐;湯暉;陳新;向曉彬;車俊杰;陳創斌;邱遷;李宏城;高健;賀云波;楊志軍;李楊民
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司44379
• 代理人: 劉羽波

技術領域

本發明涉及IC封裝技術中的微操作技術領域，特別涉及一種柔性鉸鏈導向的平面XYθ三自由度精度補償器。

背景技術

IC工業是當前全球經濟發展的告訴增長點，是我國國民經濟中最具活力的行業。芯片封裝業作為芯片產業的重要環節，一致追隨IC產業的發展而發展，而且芯片集成度的不斷的不斷提高，使IC封裝技術向高度集成化、高性能化和細間距化方向發展。

作為芯片封裝所要使用的柔順并聯機構技術因此面臨諸多挑戰，一方面柔順關節由于自身變形限制導致工作空間局限，限制在立方微米級的空間范圍內，同時又涉及到柔順關節的合理設計和柔順并聯機構的合理布局等問題。

較多的微動平臺普遍地使用壓電元件作為驅動，基于此研制出了多種精密微動機構來實現微米甚至亞微米的平面定位，但是精密微動機構面臨較多問題，一方面柔順關節由于自身變形限制導致工作空間局限，同時又涉及到柔順關節的合理設計和柔順并聯機構的合理布局等問題，這些問題決定了微動機構的行程和承載等功能的強弱。例如：日本專利JP63096431公開了一種微動臺，該微動臺采用壓電晶片作為驅動，使用柔性鉸鏈作為連接，但是只能實現XY兩個維度的調整；此類微動平臺雖然具有較佳的承載能力，但是不具有在XY范圍內旋轉的功能，調整范圍有較大的局限性，因此很難進行角度的調整。

發明內容

針對上述缺陷，本發明的目的在于提出一種柔性鉸鏈導向的平面XYθ三自由度精度補償器，本發明相比現有的三自由度精度補償器具有定位精度高、行程大以及快速響應全并聯的定位需求，并且能夠實現在同一平面內實現三個自由度的精度補償。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種柔性鉸鏈導向的平面XYθ三自由度精度補償器，包括補償裝置和安裝底座；

所述補償裝置包括三組固定塊、末端執行器、三個位移驅動裝置和三組分別連接于各所述固定塊和末端執行器之間的三條柔性支鏈，所述固定塊固定于所述安裝底座；

所述末端執行器呈三角形塊狀，三個所述固定塊以環形陣列的方式設置在所述末端執行器周圍，三個所述固定塊的內端面分別對應于所述末端執行器的三個端面；

每個所述柔性支鏈兩端分別通過鉸鏈鉸接于所述末端執行器和所述固定塊，所述柔性支鏈包括第一杠桿和第二杠桿，所述第一杠桿與第二杠桿之間呈八十五度到九十五度的夾角，所述第二杠桿一端通過鉸鏈鉸接于所述末端執行器；

所述第一杠桿的尾段通過鉸鏈鉸接于一個所述固定塊的外端面的左邊部分，所述第二杠桿通過鉸鏈鉸接于所述第一杠桿前段，所述第二杠桿位于所述固定塊右端面；

每個所述位移驅動裝置分別約束于一個所述固定塊，所述位移驅動裝置端部通過螺釘固定于所述第一杠桿尾段。

較佳地，所述末端執行器的三個側端面均設有凸塊，所述凸塊均位于所述末端執行器側端面的右邊，所述凸塊的外側壁與相鄰的末端執行器側面為圓角過渡；

所述凸塊的正端面朝向所述第二杠桿，所述第二杠桿一端通過鉸鏈鉸接于第一杠桿的前段，所述第二杠桿另一端通過鉸鏈鉸接于所述凸塊的正端面。

進一步地，所述補償裝置還包括基座盤，所述末端執行器的中心點和所述基座盤的圓心同心；

所述基座盤與三個所述固定塊一體化設置，所述基座盤上開設有位移驅動裝置安裝槽、第一杠桿容納槽和第二杠桿容納槽；

所述驅動裝置安裝槽開設于所述固定塊左端面處，所述第一杠桿容納槽開設于所述固定塊外端面處，所述第二杠桿容納槽開設于所述固定塊右端面處。

較佳地，所述固定塊和所述基座盤固定安裝于所述安裝底座，所述安裝底座呈圓形，所述安裝底座與所述基座盤的直徑相等。

進一步地，所述鉸鏈為圓弧型柔性鉸鏈。

進一步地，所述位移驅動裝置端部設有保護套筒。

較佳地，所述第一杠桿的尾端到前段呈由粗變細的形狀，所述第一杠桿的尾端開設有缺口；

所述第一杠桿容納槽的端部超出第二杠桿容納槽側壁，所述第一杠桿的端部限制于所述第一杠桿容納槽的端部。

較佳地，所述位移驅動裝置為堆棧式壓電陶瓷，所述保護套筒為彈性套筒。

進一步地，還包括位移檢測裝置，所述位移檢測裝置包括凸塊和激光位移傳感器；

所述保護套筒頂端均固定設有所述凸塊，所述凸塊呈矩形體狀，所述凸塊前側面和后側面為鏡面，所述凸塊前側面與所述位移驅動裝置平行；

所述激光位移傳感器對準于所述凸塊的前側面，每個所述凸塊均設有一個對應的激光位移傳感器。