專利名稱：新型大位移精密微動工作臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于精密操作的微動工作臺，具體涉及大位移精密微動工作臺。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，用于精密操作的大位移微動工作臺，大都采用杠桿放大原理，由多個元件構成，存在結構復雜、占用空間大等缺陷。尤其是由于疊層陶瓷驅動體的伸縮量有限，在使用同一疊層陶瓷驅動并限制工作臺外形大小的情況下，其輸出位移比不是很令人滿意的，而且二維或多維微動結構會更加復雜。
實用新型內容 針對現(xiàn)有技術之不足，本實用新型的目的在于提供一種結構緊湊、占用空間小，能獲得較大位移輸出比的新型大位移精密微動工作臺。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的新型大位移精密微動工作臺，包括本體、疊層陶瓷、微動平臺，其特征在于微動平臺經柔性鉸鏈與放大元連接；所述放大元由一對邊為圓弧形，另一對邊為平行的封閉金屬薄板框架和與之內接的疊層陶瓷組成，疊層陶瓷連接電源線；放大元的兩弧形板經柔性鉸鏈分別與微動平臺和本體連接；微動平臺與放大元平行方向還設有彈性平行導板。
所述微動平臺中還包含有第二放大元、第二微動平臺。所述第二微動平臺中還包含有第三放大元、第三微動平臺。所述微動平臺固定連接工作平臺。所述微動平臺、放大元、柔性鉸鏈及彈性平行導板制為一體。
本實用新型采用弧曲放大原理，即位移放大元利用弧形板的形變，在X方向輸入一小位移，在Y方向即獲得一大位移輸出；其運動的傳導采用柔性鉸鏈及彈性平行導板結構，消除傳動環(huán)節(jié)中的誤差；且疊層陶瓷自身位移分辨率較高、響應速度快，而放大元的彈性變形表現(xiàn)為位移輸出，故實現(xiàn)了微動平臺的高分辨率、高頻響。它具有分辨率高、精度高、位移輸出比大等特點，而且具有結構緊湊、體積小，對裝配精度要求不高、造價低、可靠性強等優(yōu)點。尤其是利用此方案可方便集成或模塊式組合制成二維、三維或多維微動工作臺。


圖1是弧曲放大原理圖。
圖2是本實用新型一實施方式結構主視圖。
圖3是本實用新型第二實施方式內部結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的工作原理如圖1所示，位移放大元采用弧曲原理，放大元由一對邊為圓弧形，另一對邊為平行的封閉金屬薄板框架和與封閉彈性框架內接的疊層陶瓷體組成。圖中F為疊層陶瓷對放大元兩端的推力，L為疊層陶瓷的長度。當在X向(橫向)輸入一小位移SX、在Y向(豎向)即獲得一大位移輸出SY，其比值λ＝SX/SY(位移輸出比)；因SX＜＜L，輸出位移SY與輸入位移SX近似成線性關系，根據彈性框架理論建立方程，可求出λ，λ的理想取值為5～14。由于該放大元除疊層陶瓷的四周壁殼外，沒有多余的結構元，可見其結構是非常緊湊的，且當外形尺寸受限，疊層陶瓷確定的情況下，此結構能夠獲得更大的位移輸出比λ。
如圖2所示，本實用新型一具體實施方式
一維微動工作臺，包括本體1、位移放大元2、微動平臺3，其中位移放大元2由一對邊為弧形薄板4、8，另一對邊為平行板構成的封閉金屬框體及與之內接的疊層陶瓷5組成，疊層陶瓷5連接電源線。微動平臺3設于本體1的頂面上，微動平臺3底部有支承6經柔性鉸鏈7與位移放大元2的一弧形薄板4連接，位移放大元2的另一弧形薄板8經柔性鉸鏈9連接本體1，微動平臺3與放大元2平行方向還設有彈性平行導板10；此時微動平臺3即為工作平面。微動平臺3、放大元2中的封閉金屬框體、柔性鉸鏈及彈性平行導板制為一體。使用本工作臺，將工件置于工作平面上，當向位移放大元的疊層陶瓷加電，疊層陶瓷即會發(fā)生形變(增長)使弧形板的弧度變化，通過柔性鉸鏈的帶動，工作平臺隨之發(fā)生位移。
如圖3所示，為本實用新型的第二實施方式二維微動工作臺，包括本體1、位移放大元2和第一微動平臺11，第一微動平臺11中又包含第二位移放大元12和第二微動平臺13，(兩個位移放大元的結構同實施例1)，微動平臺11通過柔性鉸鏈7與放大元2連接，微動平臺11與位移放大元2平行方向的兩側還設有彈性平行導板10。第二位移放大元12與第二微動平臺13的連接方式同前，第二微動平臺上有螺孔14用于連接工作平臺。同時向第一、第二放大元的兩個疊層陶瓷驅動源加電可使第二微動平臺在X、Y向動作(移動)同時完成，X、Y向互不干涉且不影響位移精度。利用此結構方案可集成或模塊式組合制成三維或多維工作臺。
本實用新型的微動平臺、放大元的封閉金屬框體、柔性鉸鏈及彈性平行導板制為一體，即由整塊金屬經銑、鉆和線切割等工藝加工形成自身連接的整體，加裝疊層陶瓷和外殼即構成微動工作臺。這樣結構緊湊，且當外形尺寸受限，疊層陶瓷確定的情況下，此結構能夠獲得更大的位移輸出比λ。
權利要求1.新型大位移精密微動工作臺，包括本體、疊層陶瓷、微動平臺，其特征在于微動平臺由柔性鉸鏈與放大元連接；所述放大元由一對邊為弧形，另一對邊為平行的封閉金屬板框架和與之內接的疊層陶瓷組成，疊層陶瓷連接電源線；放大元的兩弧形板經柔性鉸鏈分別與微動平臺和本體連接；微動平臺與放大元平行方向還設有彈性平行導板。
2.根據權利要求1所述的大位移精密微動工作臺，其特征在于所述微動平臺中還包含有第二放大元、第二微動平臺構成的第二方向微動系統(tǒng)。
3.根據權利要求2所述的大位移精密微動工作臺，其特征在于所述第二微動平臺中還包含有第三放大元、第三微動平臺構成第三方向的微動系統(tǒng)。
4.根據權利要求2或3所述的大位移精密微動工作臺，其特征在于所述第二微動平臺或第三微動平臺固定連接工作平臺。
5.根據權利要求1、2或3所述的大位移精密微動工作臺，其特征在于所述微動平臺、放大元、柔性鉸鏈及彈性平行導板制為一體。
6.根據權利要求4所述的大位移精密微動工作臺，其特征在于所述微動平臺、放大元、柔性鉸鏈及彈性平行導板制為一體。
專利摘要新型大位移精密微動工作臺，包括本體、疊層陶瓷、微動平臺，其特征在于微動平臺由柔性鉸鏈與放大元連接；所述放大元由一對邊為圓弧形，另一對邊為平行的封閉金屬薄板框架和與之內接的疊層陶瓷組成，疊層陶瓷連接電源線；放大元的兩弧形板經柔性鉸鏈分別與微動平臺和本體連接；微動平臺與放大元平行方向還設有彈性平行導板。本實用新型的放大元利用弧形板的形變，獲得一大位移輸出，由疊層陶瓷實現(xiàn)微動平臺的高分辨率、高頻響；還采用柔性鉸鏈及彈性平行導板結構。具有分辨率高、精度高、位移輸出比大等特點，而且具有結構緊湊、體積小，對裝配精度要求不高、造價低、可靠性強等優(yōu)點。
文檔編號B25H1/00GK2587600SQ02245100
公開日2003年11月26日 申請日期2002年12月8日 優(yōu)先權日2002年12月8日
發(fā)明者曾祥君, 劉光聰, 曾德平, 鄒學平 申請人:中國電子科技集團公司第二十六研究所