專利名稱：三自由度超精密定位及微細(xì)操作平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于精密自動定位及微細(xì)操作的三自由度運(yùn)動平臺。
目前，廣泛用于各領(lǐng)域的精密定位裝置的傳動方式多是由多個零部件組成的機(jī)械式硬摩擦傳動，因此，不可避免地存在著間隙、摩擦洄滯，且易發(fā)熱，定位精度很難提升到“亞微米”、“納米”級，而近年出現(xiàn)的壓電陶瓷致動柔性鉸鏈形式的超精密定位裝置，具有無間隙、無摩擦、免潤滑、不發(fā)熱等優(yōu)點(diǎn)，精度也能達(dá)到“納米”，但是，它只能是單方向定位，若要多方向定位時，它只能是各單方向定位的裝置的疊加組裝而成，因此，會產(chǎn)生累積誤差，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
本實(shí)用新型的目的是，制造一種具有亞微米級定位精度、無摩擦、無間隙、不發(fā)熱、累積誤差小，可在X、Y、Z各方向上實(shí)現(xiàn)精密定位的微細(xì)操作平臺。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，運(yùn)動平臺與底座之間由三條運(yùn)動支鏈連接，并呈均勻?qū)ΨQ分布；每條支鏈上含有七個柔性鉸鏈；每個支鏈上的下平臺與小臂、小臂與大臂之間通過圓柱銷釘連接，大臂上端嵌放在運(yùn)動平臺的開槽內(nèi)，并由兩個螺釘連接；立柱與底座之間通過三個沉頭螺釘連接；壓電陶瓷致動器嵌放在立柱的開槽內(nèi)，下部與小臂接觸。
本實(shí)用新型由于采用了壓電陶瓷作為致動器，保證了驅(qū)動源的高精度運(yùn)動輸出和快的響應(yīng)速度，輸出力大，不產(chǎn)生磁場，又由于各轉(zhuǎn)動副均采用了柔性鉸鏈，因此保證了運(yùn)動傳遞的連續(xù)性、無洄滯、無摩擦、免潤滑，沒有機(jī)械損耗，且結(jié)構(gòu)緊湊。本實(shí)用新型既可單獨(dú)作為微操作、微定位平臺用，也可裝配在工業(yè)機(jī)械手的末端，完成大工作范圍內(nèi)的精密定位及誤差補(bǔ)償用。應(yīng)用領(lǐng)域包括光學(xué)工程中的光纖對接、光路校正、生物工程中的細(xì)胞或基因操作、醫(yī)學(xué)工程中的顯微外科手術(shù)、微電子機(jī)械加工與裝配、生物芯片的制作及物理近場光學(xué)的研究等。


圖1為本實(shí)用新型的外型圖；圖2為本實(shí)用新型的裝配圖。
本實(shí)用新型由接插頭1、底座2、下平臺3、小臂4、大臂8、壓電陶瓷致動器6、立柱7及運(yùn)動平臺9等組成。底座2與運(yùn)動平臺9之間通過三條支鏈連接，每個支鏈包括下平臺3的一個分支、小臂4、大臂8；下平臺3通過螺釘14安裝在底座2上，并通過底座2上的凸臺15與下平臺3的內(nèi)孔配合定位；下平臺3上有三個分支，每個分支嵌放在小臂4的開槽內(nèi)，并通過兩個圓柱銷釘5固接；大臂6的下端嵌放在小臂4的開槽內(nèi)，并用兩個圓柱銷釘5固接；大臂8的上端嵌放在運(yùn)動平臺9的開槽內(nèi)，并用兩個螺釘10固接；每條支鏈上包括七個柔性鉸鏈。
立柱7通過三個螺釘13安裝在底座2上，并通過立柱的外圓柱面與底座的沉孔止口12配合定位；壓電陶瓷致動器6嵌放在立柱7的開槽內(nèi)，上部與立柱接觸，下端抵住小臂4，并保持一定的預(yù)緊力；壓電陶瓷6上的電源線與控制電纜17穿過小臂4上的透孔，盤放在底座2上的凹槽11內(nèi)，并用螺釘16固定；接插頭1及18通過螺釘19固定在底座2上。
權(quán)利要求1.一種由壓電陶瓷致動器、柔性鉸鏈組成的三自由度超精密定位及微細(xì)操作平臺，其特征是，運(yùn)動平臺與底座之間由三條運(yùn)動支鏈連接，并呈均勻?qū)ΨQ分布；每條支鏈上含有七個轉(zhuǎn)動副柔性鉸鏈；每個支鏈上的下平臺與小臂、小臂與大臂之間通過圓柱銷釘連接，大臂嵌放在運(yùn)動平臺的開槽內(nèi)，并由兩個螺釘連接；立柱與底座之間通過三個沉頭螺釘連接；壓電陶瓷致動器嵌放在立柱的開槽內(nèi)，下部與小臂接觸。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于三維空間內(nèi)精密自動定位的微細(xì)操作平臺。它由接插頭1、底座2、下平臺3、小臂4、大臂8、壓電陶瓷致動器6、立柱7及運(yùn)動平臺9等組成。下平臺3上有三個分支,各分支與小臂4、大臂8形成三條運(yùn)動支鏈。底座2與運(yùn)動平臺9之間通過這三條支鏈連接;每條支鏈上包括七個柔性鉸鏈。由于采用了壓電陶瓷作為致動器,保證了驅(qū)動源的高精度運(yùn)動輸出;由于各轉(zhuǎn)動副均采用了柔性鉸鏈,保證了運(yùn)動傳遞的連續(xù)性、無洄滯、無摩擦,沒有機(jī)械損耗,且結(jié)構(gòu)緊湊。
文檔編號G12B5/00GK2470922SQ0120233
公開日2002年1月9日 申請日期2001年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月23日
發(fā)明者宗光華, 畢樹生, 陳瑜, 于靖軍 申請人:北京遠(yuǎn)泰通達(dá)科技開發(fā)有限責(zé)任公司