[發明專利]一種輸入輸出同向或反向的模塊化差動柔性位移縮小機構

在審

• 申請號: 202110595304.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113391524A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 陳貴敏;李玲玲;吳厚旗
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 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構，包括正向運動模塊、反向運動模塊和驅動器；正向運動模塊的兩端分別連接到反向運動模塊的一端；本發明利用正向運動模塊和反向運動模塊的組合實現位移的差動疊加，可以得到大的位移縮小比，從而大幅提升運動的分辨率和精度；本發明可以與宏動平臺配合，實現大范圍、超高精度的運動定位。

技術領域

本發明屬于精密驅動與傳動領域，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構。

背景技術

在精密制造、精密測量等行業，對裝置的定位精度和重復定位精度的要求已經達到了納米級，因此，精準、可靠的納米級定位機構具有廣闊的應用前景。

以芯片領域的光刻機為例，對工件臺等核心部件的定位精度要求已經達到幾納米級，其運動控制精度及運動速度直接影響電路的刻制精度。但是，傳統的剛性構件構成的納米定位平臺難以達到納米級精度，而當下基于柔性機構的定位平臺一般由壓電驅動器和位移放大機構組成，運動精度一般只能達到幾十或幾百納米，難以滿足對超高定位精度的要求。

發明內容

本發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構，以解決上述問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

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

驅動器提供的位移輸入與反向運動模塊輸出端的位移輸出同向或反向。

進一步的，正向運動模塊和反向運動模塊均為對稱結構；正向運動模塊為雙杠桿模塊，反向運動模塊為半橋模塊或雙Scott-Russell模塊。

進一步的，正向運動模塊輸出端與反向機構輸入端的柔性連接方式為使用兩側設有槽口的柔性鉸鏈，或正向運動輸出端直接與反向運動模塊輸入端的柔性梁連接。

進一步的，雙杠桿模塊包括作為正向運動模塊輸入端的杠桿輸入端和兩個杠桿機構，兩個杠桿機構對稱布置在杠桿輸入端兩側。

進一步的，杠桿機構包括作為正向運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或內側，杠桿支塊一端固定，一端與杠桿輸出端通過柔性鉸鏈連接。

進一步的，半橋模塊包括作為反向運動模塊輸出端的半橋輸出端和作為反向運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。

進一步的，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。

進一步的，雙Scott-Russell模塊包括作為反向運動模塊輸出端的Scott-Russell輸出端，兩個Scott-Russell機構和Scott-Russell連接塊；

兩個Scott-Russell機構對稱布置在Scott-Russell輸出端的兩側，兩個Scott-Russell機構下端通過Scott-Russell連接塊連接；Scott-Russell機構中同時與Scott-Russell輸出端和正向運動模塊輸出端連接的為反向運動模塊輸入端；

Scott-Russell機構包括兩個分支，作為反向運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機構三個端部的連線構成直角三角形，同時短分支與長分支的連接端設置在長分支兩端連線的中點。