[發(fā)明專利]一種輸入輸出同向或反向的模塊化差動柔性位移縮小機(jī)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110595304.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113391524A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳貴敏;李玲玲;吳厚旗
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 賀小停

一種輸入輸出同向或反向的模塊化差動柔性位移縮小機(jī)構(gòu)，包括正向運(yùn)動模塊、反向運(yùn)動模塊和驅(qū)動器；正向運(yùn)動模塊的兩端分別連接到反向運(yùn)動模塊的一端；本發(fā)明利用正向運(yùn)動模塊和反向運(yùn)動模塊的組合實(shí)現(xiàn)位移的差動疊加，可以得到大的位移縮小比，從而大幅提升運(yùn)動的分辨率和精度；本發(fā)明可以與宏動平臺配合，實(shí)現(xiàn)大范圍、超高精度的運(yùn)動定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密驅(qū)動與傳動領(lǐng)域，特別涉及一種輸入輸出同向或反向的模塊化差動柔性位移縮小機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

在精密制造、精密測量等行業(yè)，對裝置的定位精度和重復(fù)定位精度的要求已經(jīng)達(dá)到了納米級，因此，精準(zhǔn)、可靠的納米級定位機(jī)構(gòu)具有廣闊的應(yīng)用前景。

以芯片領(lǐng)域的光刻機(jī)為例，對工件臺等核心部件的定位精度要求已經(jīng)達(dá)到幾納米級，其運(yùn)動控制精度及運(yùn)動速度直接影響電路的刻制精度。但是，傳統(tǒng)的剛性構(gòu)件構(gòu)成的納米定位平臺難以達(dá)到納米級精度，而當(dāng)下基于柔性機(jī)構(gòu)的定位平臺一般由壓電驅(qū)動器和位移放大機(jī)構(gòu)組成，運(yùn)動精度一般只能達(dá)到幾十或幾百納米，難以滿足對超高定位精度的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種輸入輸出同向或反向的模塊化差動柔性位移縮小機(jī)構(gòu)，以解決上述問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種輸入輸出同向或反向的模塊化差動柔性位移縮小機(jī)構(gòu)，包括正向運(yùn)動模塊、反向運(yùn)動模塊和驅(qū)動器；正向運(yùn)動模塊和反向運(yùn)動模塊均有輸入端和輸出端；正向運(yùn)動模塊輸出端與反向運(yùn)動模塊輸入端柔性連接，正向運(yùn)動模塊的輸出作為反向運(yùn)動模塊的輸入；

驅(qū)動器提供的位移輸入與反向運(yùn)動模塊輸出端的位移輸出同向或反向。

進(jìn)一步的，正向運(yùn)動模塊和反向運(yùn)動模塊均為對稱結(jié)構(gòu)；正向運(yùn)動模塊為雙杠桿模塊，反向運(yùn)動模塊為半橋模塊或雙Scott-Russell模塊。

進(jìn)一步的，正向運(yùn)動模塊輸出端與反向機(jī)構(gòu)輸入端的柔性連接方式為使用兩側(cè)設(shè)有槽口的柔性鉸鏈，或正向運(yùn)動輸出端直接與反向運(yùn)動模塊輸入端的柔性梁連接。

進(jìn)一步的，雙杠桿模塊包括作為正向運(yùn)動模塊輸入端的杠桿輸入端和兩個杠桿機(jī)構(gòu)，兩個杠桿機(jī)構(gòu)對稱布置在杠桿輸入端兩側(cè)。

進(jìn)一步的，杠桿機(jī)構(gòu)包括作為正向運(yùn)動模塊輸出端的杠桿輸出端和杠桿支塊，杠桿支塊布置在杠桿輸入端的外側(cè)或內(nèi)側(cè)，杠桿支塊一端固定，一端與杠桿輸出端通過柔性鉸鏈連接。

進(jìn)一步的，半橋模塊包括作為反向運(yùn)動模塊輸出端的半橋輸出端和作為反向運(yùn)動模塊輸入端的柔性支鏈，兩個柔性支鏈對稱布置在半橋輸出端的兩側(cè)。

進(jìn)一步的，柔性支鏈為集中柔度式支鏈或分布柔度式支鏈，集中柔度式支鏈兩端部為柔性鉸鏈，柔性鉸鏈為水平、垂直或傾斜設(shè)置，分布柔度式支鏈為一整段柔性梁，柔性梁為長梁或簧片。

進(jìn)一步的，雙Scott-Russell模塊包括作為反向運(yùn)動模塊輸出端的Scott-Russell輸出端，兩個Scott-Russell機(jī)構(gòu)和Scott-Russell連接塊；

兩個Scott-Russell機(jī)構(gòu)對稱布置在Scott-Russell輸出端的兩側(cè)，兩個Scott-Russell機(jī)構(gòu)下端通過Scott-Russell連接塊連接；Scott-Russell機(jī)構(gòu)中同時與Scott-Russell輸出端和正向運(yùn)動模塊輸出端連接的為反向運(yùn)動模塊輸入端；

Scott-Russell機(jī)構(gòu)包括兩個分支，作為反向運(yùn)動模塊輸入端的為長分支，另一個分支為短分支，每個分支兩端均為柔性鉸鏈；Scott-Russell機(jī)構(gòu)三個端部的連線構(gòu)成直角三角形，同時短分支與長分支的連接端設(shè)置在長分支兩端連線的中點(diǎn)。