一种高精度大行程空间平动微定位平台制造技术

本实用新型专利技术提供了一种高精度大行程空间平动微定位平台，其能解决现有集中柔度式微定位平台容易出现应力集中，且难以保证在高精度的前提下实现毫米级的大行程的问题。其包括基座、动平台和三个柔性支链，三个柔性支链呈正交布置，柔性支链的两端分别固接在基座和动平台上，基座上还安装有分别用于驱动柔性支链的音圈电机驱动器，柔性支链包括主动副、第一被动副和第二被动副；主动副、第一被动副和第二被动副均由对称设置的复合型柔性移动副组成，复合型柔性移动副包括两组柔性簧片且同组的两个柔性簧片互相平行，柔性簧片之间通过刚性连接件连接。

A High Precision and Large Range Spatial Translational Micro-positioning Platform

The utility model provides a high-precision large-stroke spatial translational micro-positioning platform, which can solve the problem that the existing centralized flexibility micro-positioning platform is prone to stress concentration, and it is difficult to ensure that the large-stroke of millimeter level can be realized under the premise of high-precision. It consists of a base, a moving platform and three flexible branching chains. The three flexible branching chains are arranged orthogonally. The two ends of the flexible branching chains are fixed on the base and the moving platform respectively. A voice coil motor driver for driving the flexible branching chains is also installed on the base. The flexible branching chains include the active pair, the first passive pair and the second passive pair; the active pair, the first passive pair and the second passive pair are symmetrical. The composite flexible moving pair consists of two groups of flexible reeds which are parallel to each other. The flexible reeds are connected by rigid connectors.

【技术实现步骤摘要】
一种高精度大行程空间平动微定位平台
本技术涉及柔性机构领域，具体为一种高精度大行程空间平动微定位平台。
技术介绍
柔性机构是利用材料的弹性变形来传递运动的新型机构，由于机构中的运动副为一体化柔性结构，所以不存在装配误差、摩擦、磨损、间隙等影响机构寿命与精度的缺点。随着微电子、光电子元器件的微制造、微机电系统、生物工程等领域对定位精度要求的进一步提高，柔性机构在微定位领域得到了广泛的应用并具有不可估量的前景，其中，空间平动微定位平台被广泛应用于原子力显微镜的三维扫描、微纳操作、先进传感等系统中。目前，具有大行程、高精度且运动解耦的新构型设计是空间平动微定位平台的研究热点。空间平动微定位平台可分为集中柔度式微定位平台和分布柔度式微定位平台，其中集中柔度式微定位平台的研究较多，而对于分布柔度式微定位平台的研究较少。如专利号为ZL200620162291.5的技术专利公开的三平动正交解耦并联微动平台，以及专利号为ZL201510228721.2的专利技术专利公开的一种空间三维移动全柔顺并联微动平台，都属于集中柔度式微定位平台，该平台所用的支链多是具有切口的柔性铰链结构，不仅容易在切口处出现应力集中，而且各运动自由度之间不能实现完全解耦，故难以保证在高精度的前提下实现毫米级的大行程。
技术实现思路
针对现有集中柔度式微定位平台所用的支链多是具有切口的柔性铰链结构，不仅容易在切口处出现应力集中，而且各运动自由度之间不能实现完全解耦，难以保证在高精度的前提下实现毫米级的大行程的技术问题，本技术提供了一种高精度大行程空间平动微定位平台，其属于分布柔度式微定位平台，不存在应力集中问题，并且能实现完全解耦，定位精度高的同时还能实现毫米级的大行程。其技术方案是这样的：一种高精度大行程空间平动微定位平台，其包括基座、动平台和三个柔性支链，三个所述柔性支链呈正交布置，所述柔性支链的两端分别固接在所述基座和所述动平台上，其特征在于：所述基座上还安装有分别用于驱动所述柔性支链的音圈电机驱动器，所述柔性支链包括主动副、第一被动副和第二被动副；所述主动副、第一被动副和第二被动副均由对称设置的复合型柔性移动副组成，所述复合型柔性移动副包括两组柔性簧片且同组的两个所述柔性簧片互相平行，第一组的两个所述柔性簧片的一端通过刚性连接件一连接，第二组的两个所述柔性簧片的一端通过刚性连接件二连接，两组所述柔性簧片的另一端同向设置并通过刚性连接件三连接；所述主动副的所述刚性连接件一固接在所述基座上，所述主动副的所述刚性连接件二和所述音圈电机驱动器分别连接在所述第一被动副的所述刚性连接件一上，所述第一被动副的所述刚性连接件二连接在所述第二被动副的所述刚性连接件一上，所述第二被动副的所述刚性连接件二与所述动平台固接；所述主动副、所述第一被动副和所述第二被动副中的所述柔性簧片的变形方向正交。其进一步特征在于：所述主动副、所述第一被动副和所述第二被动副为一体加工成型。所述刚性连接件一为U形连接件，所述刚性连接件二为厚板连接件，所述刚性连接件三为薄板连接件，所述U形连接件的两端分别设有向内延伸的凸缘，第一组的两个所述柔性簧片的一端分别与两个所述凸缘连接，第二组所述柔性簧片平行插入第一组的两个所述柔性簧片之间且其靠近所述凸缘的一端通过所述厚板连接件连接，所述厚板连接件伸出所述U形连接件，两组所述柔性簧片的另一端通过所述薄板连接件连接，所述薄板连接件与所述U形连接件的内侧底面之间留有间隙。所述主动副包括四个所述复合型柔性移动副，所述第一被动副和所述第二被动副均包括两个所述复合型柔性移动副；所述第二被动副中的两个所述复合型柔性移动副相对设置，且两个所述复合型柔性移动副中的所述刚性连接件一和所述刚性连接件二一一对应连接；所述第一被动副中的两个所述复合型柔性移动副对称设置在所述第二被动副的左右两侧中部位置；所述主动副中的四个所述复合型柔性移动副分别设置在所述第一被动副中的两个所述复合型柔性移动副的上下两侧，且四个所述复合型柔性移动副呈矩形分布。所述音圈电机驱动器通过安装支架安装在所述基座上，所述安装支架和所述音圈电机驱动器均位于所述基座的外侧，所述安装支架固接在所述基座上，所述音圈电机驱动器的固定端固接在所述安装支架上，所述音圈电机驱动器的驱动端垂直穿过所述基座后连接有驱动连杆，所述驱动连杆的两端分别固接在所述第一被动副的左右两端。三个所述柔性支链在空间上互为转动90°。本技术的有益效果是：本技术的空间平动微定位平台，其柔性支链由主动副、第一被动副和第二被动副依次串联构成，主动副、第一被动副和第二被动副又分别由对称设置的复合型柔性移动副组成，复合型柔性移动副包括两组柔性簧片且同组的两个柔性簧片互相平行，同组的两个柔性簧片通过刚性连接件连接，不同组的柔性簧片通过刚性连接件连接实现反向串联，并且主动副、第一被动副和第二被动副中的柔性簧片的变形方向正交，构成了分布柔度式空间平动微定位平台，材料的变形可以均匀分布在整个簧片上，因而没有应力集中现象，通过采用此种结构的复合型柔性移动副构成柔性支链，可有效消除运动副变形时的寄生误差，且运动形成大，使得平台运动实现完全解耦，保证了定位精度高的同时还能实现毫米级的大行程。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为音圈电机驱动器、安装支架、驱动连杆和柔性支链的连接关系示意图；图3为柔性支链的结构示意图；图4为复合型柔性移动副的结构示意图。附图标记：1-基座；2-动平台；3-柔性支链；4-音圈电机驱动器；5-柔性簧片；6-刚性连接件一；7-刚性连接件二；8-刚性连接件三；9-安装支架；10-驱动连杆；30-复合型柔性移动副；31-主动副；32-第一被动副；33-第二被动副；61-凸缘。具体实施方式见图1至图4，本技术的一种高精度大行程空间平动微定位平台，其包括基座1、动平台2和三个柔性支链3，见图1，基座1由三个正交平面组成，动平台2由三个正交连杆组成，此种结构便于组装；三个柔性支链3呈正交布置，柔性支链3的两端分别固接在基座1和动平台2上，基座1上还安装有分别用于驱动柔性支链3的音圈电机驱动器4；柔性支链3包括主动副31、第一被动副32和第二被动副33；主动副31、第一被动副32和第二被动副33均由对称设置的复合型柔性移动副30组成，复合型柔性移动副30包括两组柔性簧片5且同组的两个柔性簧片5互相平行，第一组的两个柔性簧片5的一端通过刚性连接件一6连接，第二组的两个柔性簧片5的一端通过刚性连接件二7连接，两组柔性簧片5的另一端同向设置并通过刚性连接件三8连接；主动副31的刚性连接件一6通过螺钉固接在基座1上，主动副31的刚性连接件二7和音圈电机驱动器4分别连接在第一被动副32的刚性连接件一6上，第一被动副32的刚性连接件二7连接在第二被动副33的刚性连接件一6上，第二被动副33的刚性连接件二7通过螺钉与动平台2固接，主动副31、第一被动副32和第二被动副33中的柔性簧片5的变形方向正交。本技术的平台，其主动副31、第一被动副32和第二被动副33为一体加工成型，结构紧凑，减少了装配误差。见图4，刚性连接件一6为U形连接件，刚性连接件二7为厚板连接件，刚性连接件三8为薄板连接件，U形连接件的两端分别设有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度大行程空间平动微定位平台，其包括基座、动平台和三个柔性支链，三个所述柔性支链呈正交布置，所述柔性支链的两端分别固接在所述基座和所述动平台上，其特征在于：所述基座上还安装有分别用于驱动所述柔性支链的音圈电机驱动器，所述柔性支链包括主动副、第一被动副和第二被动副；所述主动副、第一被动副和第二被动副均由对称设置的复合型柔性移动副组成，所述复合型柔性移动副包括两组柔性簧片且同组的两个所述柔性簧片互相平行，第一组的两个所述柔性簧片的一端通过刚性连接件一连接，第二组的两个所述柔性簧片的一端通过刚性连接件二连接，两组所述柔性簧片的另一端同向设置并通过刚性连接件三连接；所述主动副的所述刚性连接件一固接在所述基座上，所述主动副的所述刚性连接件二和所述音圈电机驱动器分别连接在所述第一被动副的所述刚性连接件一上，所述第一被动副的所述刚性连接件二连接在所述第二被动副的所述刚性连接件一上，所述第二被动副的所述刚性连接件二与所述动平台固接；所述主动副、所述第一被动副和所述第二被动副中的所述柔性簧片的变形方向正交。

【技术特征摘要】
1.一种高精度大行程空间平动微定位平台，其包括基座、动平台和三个柔性支链，三个所述柔性支链呈正交布置，所述柔性支链的两端分别固接在所述基座和所述动平台上，其特征在于：所述基座上还安装有分别用于驱动所述柔性支链的音圈电机驱动器，所述柔性支链包括主动副、第一被动副和第二被动副；所述主动副、第一被动副和第二被动副均由对称设置的复合型柔性移动副组成，所述复合型柔性移动副包括两组柔性簧片且同组的两个所述柔性簧片互相平行，第一组的两个所述柔性簧片的一端通过刚性连接件一连接，第二组的两个所述柔性簧片的一端通过刚性连接件二连接，两组所述柔性簧片的另一端同向设置并通过刚性连接件三连接；所述主动副的所述刚性连接件一固接在所述基座上，所述主动副的所述刚性连接件二和所述音圈电机驱动器分别连接在所述第一被动副的所述刚性连接件一上，所述第一被动副的所述刚性连接件二连接在所述第二被动副的所述刚性连接件一上，所述第二被动副的所述刚性连接件二与所述动平台固接；所述主动副、所述第一被动副和所述第二被动副中的所述柔性簧片的变形方向正交。2.根据权利要求1所述的一种高精度大行程空间平动微定位平台，其特征在于：所述主动副、所述第一被动副和所述第二被动副为一体加工成型。3.根据权利要求1或2所述的一种高精度大行程空间平动微定位平台，其特征在于：所述刚性连接件一为U形连接件，所述刚性连接件二为厚板连接件，所述刚性连接件三为薄板连接件，所述U形连接件的两端分别设有向内延伸的凸缘，第一组的两个所述柔性簧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王保兴，曹毅，林苗，李巍，孟刚，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32