專利名稱：適用于光波導(dǎo)自動封裝機(jī)器人系統(tǒng)的運動平臺機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運動平臺機(jī)構(gòu)，更具體地說，是指一種適用于光波導(dǎo)自動封裝機(jī)器人系統(tǒng)的運動平臺機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
通信時代的來臨使得光電子器件的需求大大增加，但難度較大的封裝技術(shù)成為限制其應(yīng)用的瓶頸。光波導(dǎo)的封裝涉及光纖陣列和波導(dǎo)器件的六維精密對準(zhǔn)，難度較大。由于波導(dǎo)器件中的通光通道只有數(shù)微米大小，因此用于此類器件對接的耦合封裝機(jī)器人系統(tǒng)必須具有亞微米級別的定位精度才可以實現(xiàn)準(zhǔn)確、可靠的對接操作。
目前，大部分的封裝系統(tǒng)的平臺機(jī)構(gòu)采用絲杠(滑動絲杠或滾珠絲杠)傳動結(jié)構(gòu)、電機(jī)(步進(jìn)電機(jī)或交流伺服電機(jī))驅(qū)動。由于受加工水平和加工成本所限，絲杠傳動時其間隙的存在不可避免，運動平臺很難達(dá)到亞微米級定位精度要求；還有些采用微驅(qū)動部件(如壓電陶瓷、磁致伸縮等驅(qū)動器)構(gòu)成的微動平臺，但這類機(jī)構(gòu)的行程較小、運動范圍很受限，在實際使用過程中對夾具及初始位置的要求非?？量?，有時難以滿足。因而，如何解決大行程與高精度的矛盾是設(shè)計光波導(dǎo)自動封裝機(jī)器人系統(tǒng)運動平臺的過程中要解決的一個重要難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于光波導(dǎo)自動封裝機(jī)器人系統(tǒng)的運動平臺機(jī)構(gòu)，所述運動平臺機(jī)構(gòu)采用三自由度宏動平臺和六自由度微動平臺相結(jié)合的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，這樣既保證了運動平臺機(jī)構(gòu)末端輸出的大范圍運動又確保其精確定位；宏動平臺設(shè)計成模塊化結(jié)構(gòu)，有利于機(jī)構(gòu)重構(gòu)和加工要求；六自由度微動平臺由三自由度微動圓盤和三自由度微動臂組成，將微動圓盤設(shè)計成柔性平面3-RRR并聯(lián)機(jī)構(gòu)型式，采用依靠材料彈性變形的柔性鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)的運動副消除了運動副固有的間隙、摩擦等缺陷，利用線切割加工方法制造成一體化構(gòu)件，并采用具有納米級分辨率的壓電陶瓷作為驅(qū)動器驅(qū)動三個柔性運動支鏈結(jié)構(gòu)，因而末端輸出即錐銷中心點具有高運動精度；將微動臂設(shè)計成基于柔性鉸鏈的3-RPS并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，每個運動支鏈由一體化加工的移動副構(gòu)成，通過精密裝配，并采用具有納米級分辨率的壓電陶瓷作為驅(qū)動器，機(jī)構(gòu)的末端能夠?qū)崿F(xiàn)高精度輸出。這樣就有效地保證了待封裝波導(dǎo)間的精確對準(zhǔn)，從而實現(xiàn)波導(dǎo)器件的最佳耦合效果。
本發(fā)明是一種適用于光波導(dǎo)自動封裝機(jī)器人系統(tǒng)的運動平臺機(jī)構(gòu)，由宏動平臺機(jī)構(gòu)、微動圓盤、微動臂、六個壓電陶瓷和三個電機(jī)構(gòu)成，微動圓盤上安裝有三個壓電陶瓷，微動臂上安裝有另外三個壓電陶瓷，宏動平臺機(jī)構(gòu)上安裝有三個電機(jī)，微動圓盤通過沉頭孔安裝在宏動平臺機(jī)構(gòu)的Z軸運動平臺上，微動圓盤的錐銷安裝在微動臂的銷孔內(nèi)。
所述宏動平臺機(jī)構(gòu)由底座、X軸運動平臺、Y軸運動平臺、Z軸運動平臺、X軸驅(qū)動電機(jī)、Y軸驅(qū)動電機(jī)、Z軸驅(qū)動電機(jī)和連接彎板構(gòu)成；X軸運動平臺安裝在底座上，X軸驅(qū)動電機(jī)安裝在X軸運動平臺上；Y軸運動平臺安裝在X軸運動平臺上，Y軸驅(qū)動電機(jī)安裝在Y軸運動平臺上；連接彎板的平行面安裝在Y軸運動平臺上，連接彎板的垂直面上安裝有Z軸運動平臺，Z軸驅(qū)動電機(jī)安裝在Z軸運動平臺上，Z軸運動平臺的頂部設(shè)有絲杠孔；所述微動圓盤是8～15mm厚的薄形銅材質(zhì)圓盤，其盤體上端面的盤心部位設(shè)有錐銷，并以錐銷為中心點且按120°均布設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的運動支鏈A、運動支鏈B和運動支鏈C；每個運動支鏈上的長形腔與盤緣之間設(shè)有沉頭孔；盤體的盤緣上設(shè)有切口A、切口B、切口C，每個切口的切口面上設(shè)有螺紋孔；所述運動支鏈A是采用線切割方式加工成的一體構(gòu)件，運動支鏈A上設(shè)有供安裝壓電陶瓷的長形腔、五條溝縫和九個通孔，五條溝縫與九個通孔構(gòu)成位移放大的支點杠桿結(jié)構(gòu)；所述微動臂，由底板、頂板、移動副A、移動副B、移動副C、壓電陶瓷A、壓電陶瓷B、壓電陶瓷C和分別用于安裝三個壓電陶瓷的安裝盤構(gòu)成，頂板上設(shè)有三個槽口和安裝孔；所述移動副A是采用線切割方式加工成的一體構(gòu)件，移動副A的底端是連接板，連接板上通過一柔性鉸鏈連接有支撐矩形框；支撐矩形框的上邊的端部上下分別切割成兩個半圓形組成的左切槽和右切槽，上邊的下部中心設(shè)有球窩；支撐矩形框的下邊中心位置處設(shè)有供安裝壓電陶瓷A的螺紋孔；支撐矩形框的底邊的端部上下分別切割成兩個半圓形組成的左切槽和右切槽，底邊上設(shè)有與連接板的工藝孔相對應(yīng)的孔；支撐矩形框的左邊上端頂部的裝配面上設(shè)有安裝孔，左邊上部與上邊左端的接合處是等效柔性球鉸。
本發(fā)明運動平臺機(jī)構(gòu)的優(yōu)點在于(1)采用一個宏動平臺和兩個微動平臺相結(jié)合的“宏-微”機(jī)構(gòu)解決了高精度和大行程的矛盾；(2)三自由度的宏動平臺采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了加工成本，有利于系統(tǒng)的重構(gòu)；(3)微動圓盤和微動臂采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)模型實現(xiàn)了亞微米級定位精度；(4)“宏-微”機(jī)構(gòu)具有跨尺度操作能力，能夠在宏觀尺度和微觀尺度下進(jìn)行作業(yè)；(5)封裝多通道光波導(dǎo)芯片時能實現(xiàn)快速、精確的對準(zhǔn)操作；(6)微動平臺采用壓電陶瓷驅(qū)動從而實現(xiàn)了運動的快速性和精確性。


圖1是本發(fā)明運動平臺機(jī)構(gòu)的宏動平臺機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
圖2A是本發(fā)明運動平臺機(jī)構(gòu)的微動圓盤結(jié)構(gòu)圖。
圖2B是運動支鏈的杠桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2C是運動支鏈A的結(jié)構(gòu)與杠桿示意圖。
圖3A是本發(fā)明運動平臺機(jī)構(gòu)的微動臂結(jié)構(gòu)圖。
圖3B是本發(fā)明運動平臺機(jī)構(gòu)的移動副A結(jié)構(gòu)圖。
圖中1.宏動平臺機(jī)構(gòu) 101.底座 102.螺紋孔 103.X軸驅(qū)動電機(jī)104.X軸運動平臺 105.絲杠孔 106.Y軸驅(qū)動電機(jī)107.Y軸運動平臺 108.平行面 109.連接彎板110.Z軸驅(qū)動電機(jī) 111.安裝孔 112.Z軸運動平臺 113.垂直面2.微動圓盤 201.上端面 202.錐銷 203.沉頭孔 204.盤緣205.球窩 206.球窩 210.運動支鏈A211.長形腔 212.螺紋孔213.第一剛性桿 214.切口A215.第三剛性桿 219.第二剛性桿220.運動支鏈B224.切口B230.運動支鏈C234.切口C235.切邊面236.螺紋孔 241.溝縫 242.溝縫 243.溝縫 244.溝縫245.溝縫 251.通孔 252.通孔 253.通孔 254.通孔255.通孔 256.通孔 257.通孔 258.通孔 259.通孔260.通孔 3.微動臂 301.底板 302.銷孔 303.凸緣304.頂板 305.安裝孔 306.槽口A310.移動副A311.壓電陶瓷A312.安裝盤 316.槽口B320.移動副B321.壓電陶瓷B322.安裝盤 326.槽口C330.移動副C331.壓電陶瓷C332.安裝盤 401.連接板 402.安裝孔403.銷孔 404.工藝孔 405.柔性鉸鏈 408.螺紋孔 410.支撐矩形框411.上邊 412.左切槽 413.右切槽 414.下邊 415.底邊416.左切槽 417.右切槽 418.左邊 419.安裝孔 420.裝配面421.等效柔性球鉸 422.右邊 423.球窩
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
一般光波導(dǎo)自動封裝機(jī)器人系統(tǒng)包括運動控制系統(tǒng)(含運動平臺機(jī)構(gòu))、高精度視覺系統(tǒng)、激光光源、光功率計和點膠固化系統(tǒng)。封裝機(jī)器人在工作狀態(tài)下，首先操作者利用高精度視覺系統(tǒng)獲得輸入光纖陣列、被封裝波導(dǎo)以及輸出光纖陣列的位置，并通過運動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)被封裝波導(dǎo)的空間位姿，使其與輸入光纖陣列和輸出光纖陣列的位姿偏差逐漸縮小，直至光功率計檢測到有一定的光通量輸出；接著，通過計算機(jī)控制技術(shù)編制最佳光功率搜索算法并結(jié)合高精度運動平臺控制待封裝波導(dǎo)芯片運動至最佳光功率耦合位置，并控制運動平臺使其到達(dá)該位置。然后，利用點膠固化系統(tǒng)把對準(zhǔn)后的待封裝件點膠、固化，成為最終的產(chǎn)品。
本發(fā)明是一種適用于光波導(dǎo)自動封裝機(jī)器人系統(tǒng)的運動平臺機(jī)構(gòu)，是采用三自由度宏動平臺機(jī)構(gòu)1和六自由度微動平臺(由三自由度微動圓盤2和三自由度微動臂3組成)相結(jié)合的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，有效地保證了末端輸出的大范圍運動，同時也確保其精確定位。運動平臺機(jī)構(gòu)由宏動平臺機(jī)構(gòu)1、微動圓盤2、微動臂3、六個壓電陶瓷和三個電機(jī)構(gòu)成，其中微動圓盤2上安裝有三個壓電陶瓷，微動臂3上安裝有另外三個壓電陶瓷，宏動平臺機(jī)構(gòu)1上安裝有三個電機(jī)，微動圓盤2通過沉頭孔203安裝在宏動平臺機(jī)構(gòu)1的Z軸運動平臺112上，微動圓盤2的錐銷202安裝在微動臂3的銷孔302內(nèi)。通過微動圓盤2的錐銷202和微動臂3的銷孔302的過盈連接配合實現(xiàn)了微動圓盤2和微動臂3的柔性連接。
在本發(fā)明中，宏動平臺機(jī)構(gòu)1采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，有利于機(jī)構(gòu)重構(gòu)和加工要求。將微動圓盤2設(shè)計成具有柔性平面3-RRR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的薄形圓盤，其厚度為8～15mm，優(yōu)選厚度10mm左右，并利用銅材料彈性變形，實現(xiàn)了柔性鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)的運動副消除了運動副固有的間隙、摩擦等缺陷，采用線切割加工方法切割溝縫、通孔的設(shè)計制作一體化的三個結(jié)構(gòu)相同的運動支鏈(即運動支鏈A 210、運動支鏈B220和運動支鏈C 230)實現(xiàn)了位移放大的支點杠桿結(jié)構(gòu)。由于采用了具有納米級分辨率的壓電陶瓷(選用由德國Piezomechanik公司生產(chǎn)的Pst 150/7/40 VS12)作為驅(qū)動器驅(qū)動三個柔性運動支鏈結(jié)構(gòu)，使錐銷202中心點具有高運動精度。微動臂2設(shè)計成基于柔性鉸鏈的3-RPS并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式和模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且每一個移動副結(jié)構(gòu)為一體構(gòu)件，通過精密裝配能夠?qū)崿F(xiàn)高精度輸出保證了待封裝波導(dǎo)間的精確對準(zhǔn)，從而實現(xiàn)波導(dǎo)器件的最佳耦合效果。
參見圖1所示，所述宏動平臺機(jī)構(gòu)1由底座101、X軸運動平臺104、Y軸運動平臺107、Z軸運動平臺112、X軸驅(qū)動電機(jī)103、Y軸驅(qū)動電機(jī)106、Z軸驅(qū)動電機(jī)110和連接彎板109構(gòu)成；X軸運動平臺104安裝在底座101上，X軸驅(qū)動電機(jī)103安裝在X軸運動平臺104上；Y軸運動平臺107安裝在X軸運動平臺104上，Y軸驅(qū)動電機(jī)106安裝在Y軸運動平臺107上；連接彎板109的平行面108安裝在Y軸運動平臺107上，連接彎板109的垂直面113上安裝有Z軸運動平臺112，Z軸驅(qū)動電機(jī)110安裝在Z軸運動平臺112上，Z軸運動平臺112的頂部設(shè)有絲杠孔105。X軸運動平臺104、Y軸運動平臺107和Z軸運動平臺112上分別設(shè)有用于安裝、固定用的安裝孔111、螺紋孔102。絲杠孔在X軸運動平臺104和Y軸運動平臺107上同樣設(shè)有，圖中未示出。
參見圖2A所示，所述微動圓盤2是一薄形銅材質(zhì)圓盤，其盤體上端面201的盤心部位設(shè)有錐銷202，并以錐銷202為中心點且按120°均布設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的運動支鏈A 210、運動支鏈B 220和運動支鏈C 230，每個運動支鏈與盤緣204之間設(shè)有用于將微動圓盤2與宏動平臺機(jī)構(gòu)1的Z軸運動平臺112固定的沉頭孔203；盤體的盤緣204上設(shè)有切口A 214、切口B 224、切口C 234，每個切口的切口面上設(shè)有螺紋孔，如，切口C 234的切口面235上設(shè)有螺紋孔236，這個螺紋孔236是供螺釘穿過并將壓電陶瓷頂緊，起到安裝壓電陶瓷的目的。微動圓盤2上的這三個運動支鏈采用模塊化設(shè)計，其結(jié)構(gòu)、尺寸是相同的。以錐銷202的中心點為圓心，以每120°布置一個運動支鏈，將三個運動支鏈均勻的以線切割方法切割溝縫和通孔形成的運動支鏈設(shè)計在圓盤上，其構(gòu)成具有柔性平面3-RRR并聯(lián)機(jī)構(gòu)，使這三個運動支鏈無間隙運動，解決了運動支鏈在運動過程中的摩擦缺陷(參見圖2B所示)。
參見圖2C所示，所述運動支鏈A 210采用線切割方式加工成一體構(gòu)件，運動支鏈A 210上設(shè)有供安裝壓電陶瓷的長形腔211、五條溝縫和十個通孔，五條溝縫與十個通孔構(gòu)成位移放大的支點杠桿結(jié)構(gòu)。溝縫241、通孔251、通孔252、溝縫242、通孔259與通孔260構(gòu)成第三剛性桿215，通孔251與通孔252之間有一0.3～0.5mm厚的薄壁，其薄壁中心點為支點A1，通孔259與通孔260之間有一0.3～0.5mm厚的薄壁，其薄壁中心點為支點A2；通孔260、通孔259、溝縫242、通孔253、通孔254、通孔255、通孔256、溝縫243構(gòu)成第二剛性桿219，溝縫243與長形腔211的共面上設(shè)有球窩206，通孔253與通孔254之間有一0.3～0.5mm厚的薄壁，其薄壁中心點為支點A3，通孔255與通孔256之間有一0.3～0.5mm厚的薄壁，其薄壁中心點為支點A4；溝縫243、通孔256、通孔255、溝縫245、通孔257、通孔258、溝縫244構(gòu)成第一剛性桿213，通孔257與通孔258之間有一0.3～0.5mm厚的薄壁，其薄壁中心點為支點A5；當(dāng)給壓電陶瓷供電后，壓電陶瓷在磁場的作用下將產(chǎn)生一定位移，使壓電陶瓷的輸出桿頂緊球窩206，從而為第一剛性桿213提供了一個力，這個力能夠讓運動支鏈A 210上的支點A1與支點A2形成的杠桿A1A2和支點A3與支點A2形成的杠桿A2A3按并聯(lián)機(jī)構(gòu)運動學(xué)規(guī)律運動，這樣就形成了微動盤2的無縫隙運動，克服了摩擦產(chǎn)生的缺陷。
在本發(fā)明中，微動圓盤2上的運動支鏈A 210、運動支鏈B 220和運動支鏈C230以錐銷202為中心點120°轉(zhuǎn)角對稱分布；運動支鏈A 210上的支點A5是杠桿結(jié)構(gòu)中的柔性鉸鏈點，用于放大壓電陶瓷施加的位移；支點A4是杠桿結(jié)構(gòu)中的輸出點，用于實現(xiàn)支點A3的輸入轉(zhuǎn)角，進(jìn)而通過杠桿A2A3、杠桿A1A2使得支點A2、支點A1以并聯(lián)機(jī)構(gòu)運動學(xué)的規(guī)律運動。當(dāng)安裝于每一個運動支鏈上的壓電陶瓷上電后，通過其壓電陶瓷的輸出桿與各自的球窩緊密接觸來驅(qū)動各運動支鏈，從而使平臺的末端輸出點錐銷202具有平面三自由度運動能力。
在本發(fā)明中，與微動圓盤2上的全柔性機(jī)構(gòu)(運動支鏈A 210、運動支鏈B 220和運動支鏈C 230)對應(yīng)的運動學(xué)機(jī)構(gòu)簡圖如圖2B所示，即通常所熟悉的平面并聯(lián)3-RRR結(jié)構(gòu)型式。圖中，運動支鏈A 210、運動支鏈B 220和運動支鏈C 230以錐銷202的中心點對稱分布，在同一平面上這個全柔性機(jī)構(gòu)能夠完成兩個移動和一個轉(zhuǎn)動的平面三自由度運動。
參見圖3A所示，所述微動臂3，由底板301、頂板304、移動副A 310、移動副B 320、移動副C 330、壓電陶瓷A 311、壓電陶瓷B 321、壓電陶瓷C 331和供安裝壓電陶瓷的安裝盤312、322、332構(gòu)成，頂板304上設(shè)有三個槽口和安裝孔305；頂板304上的槽口A 306、槽口B 316和槽口C 326的中心點構(gòu)成一個等邊三角形。當(dāng)給三個槽口施加不同的位移時，頂板304的中心能夠?qū)崿F(xiàn)三個空間自由度的微動運動。
參見圖3B所示，所述移動副A 310采用線切割方式加工成一體構(gòu)件，移動副A310的底端是連接板401，連接板401上有支撐矩形框410，支撐矩形框410的上邊411的端部上下分別切割成兩個半圓形組成的左切槽412和右切槽413，上邊411的下部中心設(shè)有球窩423；支撐矩形框410的下邊414中心位置處設(shè)有供安裝壓電陶瓷A 311的螺紋孔408；支撐矩形框410的底邊415的端部上下分別切割成兩個半圓形組成左切槽416和右切槽417，底邊415上設(shè)有與連接板401上的工藝孔404相對應(yīng)的孔(圖中未畫示出)；支撐矩形框410的左邊418上端頂部的裝配面420上設(shè)有安裝孔419，左邊418上部與上邊411左端的接合處設(shè)有等效柔性球鉸421。每個移動副上的球窩都是供壓電陶瓷的輸出桿頂緊用的，進(jìn)而為移動副提供驅(qū)動。
在本發(fā)明中，微動臂3的頂板304、底板301和移動副A 310、移動副B 320、移動副C 330構(gòu)成3-RPS機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系形式。當(dāng)壓電陶瓷上電后，通過壓電陶瓷的輸出桿頂緊球窩產(chǎn)生的力(即輸出桿的伸縮性能)來控制移動副的上下運動，從而使固定安裝在頂板304上的被封裝件具有兩個轉(zhuǎn)動一個移動的空間三自由度運動能力。
權(quán)利要求
1.一種適用于光波導(dǎo)自動封裝機(jī)器人系統(tǒng)的運動平臺機(jī)構(gòu)，其特征在于由宏動平臺機(jī)構(gòu)(1)、微動圓盤(2)、微動臂(3)、六個壓電陶瓷和三個電機(jī)構(gòu)成，微動圓盤(2)上安裝有三個壓電陶瓷，微動臂(3)上安裝有另外三個壓電陶瓷，宏動平臺機(jī)構(gòu)(1)上安裝有三個電機(jī)，微動圓盤(2)通過沉頭孔(203)安裝在宏動平臺機(jī)構(gòu)(1)的Z軸運動平臺(112)上，微動圓盤(2)的錐銷(202)安裝在微動臂(3)的銷孔(302)內(nèi)；所述宏動平臺機(jī)構(gòu)(1)由底座(101)、X軸運動平臺(104)、Y軸運動平臺(107)、Z軸運動平臺(112)、X軸驅(qū)動電機(jī)(103)、Y軸驅(qū)動電機(jī)(106)、Z軸驅(qū)動電機(jī)(110)和連接彎板(109)構(gòu)成；X軸運動平臺(104)安裝在底座(101)上，X軸驅(qū)動電機(jī)(103)安裝在X軸運動平臺(104)上；Y軸運動平臺(107)安裝在X軸運動平臺(104)上，Y軸驅(qū)動電機(jī)(106)安裝在Y軸運動平臺(107)上；連接彎板(109)的平行面(108)安裝在Y軸運動平臺(107)上，連接彎板(109)的垂直面(113)上安裝有Z軸運動平臺(112)，Z軸驅(qū)動電機(jī)(110)安裝在Z軸運動平臺(112)上，Z軸運動平臺(112)的頂部設(shè)有絲杠孔(105)；所述微動圓盤(2)是8～15mm厚的薄形銅材質(zhì)圓盤，其盤體上端面(201)的盤心部位設(shè)有錐銷(202)，并以錐銷(202)為中心點且按120°均布設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的運動支鏈A(210)、運動支鏈B(220)和運動支鏈C(230)；每個運動支鏈上的長形腔與盤緣之間設(shè)有沉頭孔(203)；盤體的盤緣(204)上設(shè)有切口A(214)、切口B(224)、切口C(234)，每個切口的切口面上設(shè)有螺紋孔；所述運動支鏈A(210)是采用線切割方式加工成的一體構(gòu)件，運動支鏈A(210)上設(shè)有供安裝壓電陶瓷的長形腔(211)、五條溝縫和十個通孔，五條溝縫與十個通孔構(gòu)成位移放大的支點杠桿結(jié)構(gòu)；所述微動臂(3)，由底板(301)、頂板(304)、移動副A(310)、移動副B(320)、移動副C(330)、壓電陶瓷A(311)、壓電陶瓷B(321)、壓電陶瓷C(331)和分別用于安裝三個壓電陶瓷的安裝盤構(gòu)成，頂板(304)上設(shè)有三個槽口和安裝孔(305)；所述移動副A(310)是采用線切割方式加工成的一體構(gòu)件，移動副A(310)的底端是連接板(401)，連接板(401)上通過一柔性鉸鏈(405)連接有支撐矩形框(410)；支撐矩形框(410)的上邊(411)的端部上下分別切割成兩個半圓形組成的左切槽(412)和右切槽(413)，上邊(411)的下部中心設(shè)有球窩(423)；支撐矩形框(410)的下邊(414)中心位置處設(shè)有供安裝壓電陶瓷A(311)的螺紋孔(408)；支撐矩形框(410)的底邊(415)的端部上下分別切割成兩個半圓形組成的左切槽(416)和右切槽(417)，底邊(415)上設(shè)有與連接板(401)上的工藝孔(404)相對應(yīng)的孔；支撐矩形框(410)的左邊(418)上端頂部的裝配面(420)上設(shè)有安裝孔(419)，左邊(418)上部與上邊(411)左端的接合處是等效柔性球鉸(421)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動平臺機(jī)構(gòu)，其特征在于微動圓盤(2)上的運動支鏈A(210)、運動支鏈B(220)和運動支鏈C(230)以錐銷(202)的中心點為圓心且以120°轉(zhuǎn)角對稱分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動平臺機(jī)構(gòu)，其特征在于運動支鏈A(210)上的柔性鉸鏈點A5是杠桿支點，用于放大壓電陶瓷施加的位移；柔性鉸鏈點A4是杠桿的輸出點，用于實現(xiàn)柔性鉸鏈點A3的輸入轉(zhuǎn)角，進(jìn)而通過杠桿A3A2和杠桿A2A1使柔性鉸鏈點A2、柔性鉸鏈點A1以并聯(lián)機(jī)構(gòu)運動學(xué)的規(guī)律運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動平臺機(jī)構(gòu)，其特征在于頂板(304)上的槽口A(306)、槽口B(316)和槽口C(326)的中心點構(gòu)成一個等邊三角形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動平臺機(jī)構(gòu)，其特征在于所述電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)功率36W～72W。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于光波導(dǎo)自動封裝機(jī)器人系統(tǒng)的運動平臺機(jī)構(gòu)，該平臺機(jī)構(gòu)是由宏動平臺機(jī)構(gòu)、微動圓盤、微動臂、六個壓電陶瓷和三個電機(jī)構(gòu)成，微動圓盤上安裝有三個壓電陶瓷，微動臂上安裝有另外三個壓電陶瓷，宏動平臺機(jī)構(gòu)上安裝有三個電機(jī)，微動圓盤通過沉頭孔安裝在宏動平臺機(jī)構(gòu)的Z軸運動平臺上，微動圓盤的錐銷安裝在微動臂的銷孔內(nèi)。本發(fā)明的運動平臺機(jī)構(gòu)采用一個宏動平臺和兩個微動平臺相結(jié)合的“宏－微”機(jī)構(gòu)形式解決了高精度和大行程的矛盾；三自由度的宏動平臺采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了加工成本，有利于系統(tǒng)的重構(gòu)；由微動圓盤和微動臂組成的六自由度微動平臺應(yīng)用柔性鉸鏈替代傳統(tǒng)的運動副，并采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)形式從而實現(xiàn)了亞微米級定位精度目標(biāo)。
文檔編號G02B6/36GK1776471SQ20051012750
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者劉榮, 晁代宏, 霍光, 宗光華 申請人:北京航空航天大學(xué)