一種類平面整體式全柔性并聯(lián)微定位機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及精密定位和精密加工技術(shù)領域，特別是一種類平面整體式全柔性并聯(lián)微操作機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)、精密加工制造技術(shù)、現(xiàn)代生物工程、宇航技術(shù)、納米技術(shù)等微觀領域的研究深入，人們已經(jīng)進入了 “亞微米-納米”時代。然而，微定位技術(shù)發(fā)展水平的高低直接影響著微觀領域的研究深度，迫切需要高精度、高分辨率、高可靠性的微定位機構(gòu)，用于直接工作或?qū)崿F(xiàn)高精度的實驗研究。傳統(tǒng)的并聯(lián)微定位機構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)復雜、摩擦間隙大、控制方式復雜，一般只能達到微米級的精度。為了提高定位精度和分辨率，往往采用柔性微定位機構(gòu)來消除間隙、摩擦、慣性的影響，但是柔性微定位機構(gòu)行程有限、剛度較差、存在軸漂與寄生誤差。柔性并聯(lián)微定位機構(gòu)綜合了并聯(lián)微定位機構(gòu)和柔性微定位機構(gòu)的優(yōu)點，但系統(tǒng)耦合對精度的影響較大。因此，新型整體式全柔性并聯(lián)微定位機構(gòu)是微定位機構(gòu)領域研究的熱點問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種類平面整體式全柔性并聯(lián)微定位機構(gòu)，用來提高微定位平臺的精度。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:三條相同的全柔性支鏈3成對稱形式分布在定平臺I上且每條支鏈均與相鄰支鏈成120°，與定平臺I成4°的微小角度，構(gòu)成具有類平面特性的全柔性鉸鏈。微動平臺2安裝在三條全柔性支鏈3的輸出端4上，精密操作器固定在微動平臺2的中心位置。全柔性支鏈3是通過先進切割技術(shù)整體切割而成，使其形成具有柔性鉸鏈和柔性連桿的類平面整體式全柔性鉸鏈。全柔性支鏈3由三個柔性轉(zhuǎn)動副5，6，7和一個柔性移動副8組成且左右對稱分布，柔性轉(zhuǎn)動副5為全柔性支鏈3的始端，其一端與定平臺I相連，另一端與柔性移動副8相連；柔性轉(zhuǎn)動副7為全柔性支鏈3的末端，其一端連接輸出端4，另一端連接柔性轉(zhuǎn)動副6。
[0005]壓電陶瓷驅(qū)動器放置在定位槽9內(nèi)，其通過驅(qū)動柔性移動副8，經(jīng)柔性連桿和柔性轉(zhuǎn)動副5，6，7，將微運動傳遞到輸出端4，使精密操作器產(chǎn)生相應的運動，最終實現(xiàn)精密定位。
[0006]本發(fā)明的有益效果:利用類平面全柔性鉸鏈的彈性變形來傳遞運動、力和能量的一種新型微定位機構(gòu)，該機構(gòu)不僅有并聯(lián)機構(gòu)的多維(多自由度)運動特性，還具有免裝配，工作穩(wěn)定，無機械摩擦，無運動間隙等優(yōu)點。從而避免了傳統(tǒng)機構(gòu)因裝配誤差和摩擦間隙誤差對末端平臺定位精度的影響，該類平面整體式全柔性并聯(lián)微定位機構(gòu)可以達到很高的位移分辨率(1nm)和定位精度(±0.05um)，實現(xiàn)了納米級的精密定位。
【附圖說明】
[0007]圖1為類平面整體式全柔性并聯(lián)微定位機構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為圖1中全柔性支鏈3的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0009]結(jié)合柔性機構(gòu)理論和并聯(lián)機構(gòu)理論，設計出一種類平面整體式全柔性并聯(lián)微定位機構(gòu)，該機構(gòu)含有全柔性鉸鏈。
[0010]本發(fā)明由定平臺1、三條完全相同的全柔性支鏈3和微動平臺2組成。
[0011 ] 三條相同的全柔性支鏈3成對稱形式分布在定平臺I上且每條支鏈均與相鄰支鏈成120°，與定平臺I成4°的微小角度。微動平臺2安裝在三條全柔性支鏈3的輸出端4上，精密操作器固定在微動平臺2的中心位置。壓電陶瓷驅(qū)動器放置在定位槽9內(nèi)，其通過驅(qū)動柔性移動副8，經(jīng)柔性連桿和柔性轉(zhuǎn)動副5，6，7，將微運動傳遞到輸出端4，使精密操作器產(chǎn)生相應的運動，最終實現(xiàn)精密定位。
【主權(quán)項】
1.一種類平面整體式全柔性并聯(lián)微定位機構(gòu)，其特征在于:三條相同的全柔性支鏈(3)成對稱形式分布在定平臺(I)上且每條支鏈均與相鄰支鏈成120°，與定平臺(I)成4°的微小角度，構(gòu)成具有類平面特性的全柔性鉸鏈；微動平臺(2)安裝在三條全柔性支鏈(3)的輸出端(4)上，精密操作器固定在微動平臺(2)的中心位置；全柔性支鏈(3)是通過先進切割技術(shù)整體切割而成，使其形成具有柔性鉸鏈和柔性連桿的類平面整體式全柔性鉸鏈；全柔性支鏈(3)由三個柔性轉(zhuǎn)動副(5) (6) (7)和一個柔性移動副(8)組成且左右對稱分布，柔性轉(zhuǎn)動副(5)為全柔性支鏈(3)的始端，其一端與定平臺(I)相連，另一端與柔性移動副⑶相連；柔性轉(zhuǎn)動副(7)為全柔性支鏈(3)的末端，其一端連接輸出端(4)，另一端連接柔性轉(zhuǎn)動副(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的類平面整體式全柔性并聯(lián)微定位機構(gòu)，其特征在于:壓電陶瓷驅(qū)動器放置在定位槽(9)內(nèi)，其通過驅(qū)動柔性移動副(8)，經(jīng)柔性連桿和柔性轉(zhuǎn)動副(5)(6) (7)，將微運動傳遞到輸出端(4)。螺栓孔(10)用于固定定平臺(I)。
【專利摘要】本實用新型涉及精密定位和精密加工技術(shù)領域，特別是一種類平面整體式全柔性并聯(lián)微操作機構(gòu)。本實用新型三條相同的全柔性支鏈成對稱形式分布在定平臺上且每條支鏈均與相鄰支鏈成120°，與定平臺成4°的微小角度，構(gòu)成具有類平面特性的全柔性鉸鏈。微動平臺安裝在三條全柔性支鏈的輸出端上，精密操作器固定在微動平臺的中心位置。其不僅有并聯(lián)機構(gòu)的多維(多自由度)運動特性，還具有免裝配，工作穩(wěn)定，無機械摩擦，無運動間隙等優(yōu)點。從而避免了傳統(tǒng)機構(gòu)因裝配誤差和摩擦間隙誤差對末端平臺定位精度的影響，實現(xiàn)納米級的精密定位。
【IPC分類】G12B5/00
【公開號】CN204946549
【申請?zhí)枴緾N201520517464
【發(fā)明人】朱大昌, 陳健偉, 李巖
【申請人】江西理工大學
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年7月12日