压电驱动大行程无耦合二维精密微定位平台制造技术

一种压电驱动大行程无耦合二维精密微定位平台，其特征在于：该平台包括外层支座、菱形位移放大机构、压电陶瓷驱动器、对称长臂铰链、内层基板和工作台；本实用新型专利技术设计了新型菱形放大机构，来解决压电陶瓷驱动器输出位移较小的问题。菱形放大机构是实用新型专利技术设计的核心部分，对其深入的优化分析有利于提高整个微位移工作台的工作精度。

Two dimensional precise positioning platform with large stroke without coupling by piezoelectric driving

A piezoelectric driving trip without coupling 2-D precision micro positioning platform, which is characterized in that the platform comprises an outer bearing, diamond displacement amplification mechanism, piezoelectric actuator, symmetrical arm hinge, inner substrate and the work table; the utility model is designed to solve the model of rhombic amplification mechanism, piezoelectric ceramic actuator output displacement is small the problem. The diamond magnification mechanism is the core part of the practical new model design, and the optimization analysis of it is helpful to improve the working accuracy of the whole micro displacement table.

【技术实现步骤摘要】
压电驱动大行程无耦合二维精密微定位平台
本技术涉及一种压电驱动大行程无耦合的二维精密微定位平台，属于微机电控制系统领域。
技术介绍
近年来，随着科学技术的迅猛发展和进步，人类的研究从宏观领域扩展到微观领域，尤其是在微机电系统、生物工程、微电子技术、光学等众多学科中，被操作对象正不断朝着小型化、微型化的方向发展，目前己经进入了亚微米—纳米时代，因而对精密机械和仪器的各方面性能要求越来越高，对高精度微位移操作系统的研制提出了迫切的要求。微位移系统作为精密机械和精密仪器的典型代表和关键技术之一，是实现精密制造、精密测量和精密驱动的不可或缺的重要组成部分，它直接影响着精密和超精密加工水平、精密测量水平以及超大规模集成电路生产水平，左右着各个微观领域科学研究的发展，在前沿科学研究以及当下尖端工业生产领域中占据着极其重要的地位，受到了国内外的广泛重视和深入研究，近年来得到了迅速的发展。设计二维微位移工作台，主要解决运动耦合的问题，同时还要在保证精度的情况下提高位移输出量。目前，大多数的位移工作台采用杠杆放大原理来增加位移量，但是杠杆放大的同时会产生运动耦合，同时行程相对较小。设计无耦合、大行程、高精度的对称整体式二维微位移工作台对于实际应用具有较大的意义。
技术实现思路
技术目的：技术提供一种压电驱动大行程无耦合二维精密微定位平台，其目的是解决以往所存在的问题。技术方案：技术是通过以下技术方案实现的：一种压电驱动大行程无耦合二维精密微定位平台，其特征在于：该平台包括外层支座、菱形位移放大机构、压电陶瓷驱动器、对称长臂铰链、内层基板和工作台；工作台嵌套在内层基板上，工作台的Y向一端通过Y向对称长臂铰链连接内层基板，工作台的Y向另一端通过Y向菱形位移放大机构连接内层基板；内层基板嵌套在外层支座上，内层基板的X方向的一端通过X方向长臂铰链连接外层支座，内层基板的X方向的另一端通过X方向菱形位移放大机构连接外层支座；压电陶瓷驱动器设置在每个菱形位移放大机构中间，压电陶瓷驱动器顶住菱形位移放大机构内部凸缘。工作台、Y方向菱形位移放大机构、Y向对称长臂铰链、内层基板、X方向长臂铰链、X方向菱形位移放大机构与外层支座是一体整体式机构。Y方向菱形位移放大机构为两个，分别是第一Y方向菱形位移放大机构和第二Y方向菱形位移放大机构；两个Y方向菱形位移放大机构串联；增大位移量。X方向菱形位移放大机构以及对称长臂机构是基于内层基板X方向中轴线的对称式机构，Y方向菱形位移放大机构以及对称长臂机构是基于工作台Y方向中轴线的对称式机构，具有无耦合的运动特性。菱形位移放大机构具有位移放大功能，菱形位移放大机构采用了斜式开口，斜式开口是指菱形位移放大机构的弹性杆与内部凸缘之间开口，开口与竖直或横向方向夹角30度，增大位移量，便于加工。优点效果：本技术提供一种压电驱动大行程无耦合二维精密微定位平台，本技术设计了新型菱形放大机构，来解决压电陶瓷驱动器输出位移较小的问题。菱形放大机构是技术设计的核心部分，对其深入的优化分析有利于提高整个微位移工作台的工作精度。为了保证Y方向位移输出量，Y方向菱形位移放大机构串联使用，使Y方向位移接近于X方向的输出位移量。与已有技术相比，本技术的优势体现在：1、可以实现X方向及Y方向单独运动，也可以实现X、Y方向同时运动。2、采用菱形位移放大机构串联使用，实现了X、Y方向最大位移输出量相近。3、采用对称的菱形位移放大机构，可以增加位移量、消除耦合，减小误差。4、采用一体的整体式结构，具有无机械摩擦、无迟滞、无间隙、不需要润滑、不产生热量和噪声、运动分辨率高等优点。附图说明：图1是本技术的结构示意图。具体实施方式：如图所示，本技术提供一种压电驱动大行程无耦合二维精密微定位平台，该平台包括外层支座1、菱形位移放大机构、压电陶瓷驱动器、对称长臂铰链、内层基板5和工作台6；工作台6嵌套在内层基板5上，工作台6的Y向一端通过Y向对称长臂铰链4-1连接内层基板5，工作台6的Y向另一端通过Y向菱形位移放大机构连接内层基板5；内层基板5嵌套在外层支座1上，内层基板5的X方向的一端通过X方向长臂铰链4-2连接外层支座1，内层基板5的X方向的另一端通过X方向菱形位移放大机构2-1连接外层支座1；压电陶瓷驱动器3设置在每个菱形位移放大机构中间，压电陶瓷驱动器3顶住菱形位移放大机构内部凸缘7。工作台6、Y方向菱形位移放大机构、Y向对称长臂铰链4-1、内层基板5、X方向长臂铰链4-2、X方向菱形位移放大机构2-1与外层支座1是一体整体式机构。Y方向菱形位移放大机构为两个，分别是第一Y方向菱形位移放大机构2-2和第二Y方向菱形位移放大机构2-3；两个Y方向菱形位移放大机构串联。增大位移量。X方向菱形位移放大机构以及对称长臂机构是基于内层基板X方向中轴线的对称式机构，Y方向菱形位移放大机构以及对称长臂机构是基于工作台Y方向中轴线的对称式机构，具有无耦合的运动特性。菱形位移放大机构具有位移放大功能，菱形位移放大机构采用了斜式开口，斜式开口是指菱形位移放大机构的弹性杆8与内部凸缘7之间开口，开口与竖直或横向方向夹角30度，增大位移量，便于加工。X方向上，压电陶瓷驱动器3通过X方向菱形放大机构2-1增大了输出的位移行程，带动嵌套在X方向平台上的整个内层基板5实现工作台横向即X向的运动；Y向上，同样是通过压电陶瓷驱动器驱动，压电陶瓷驱动器的位移通过串联菱形放大机构2-2和2-3放大，进而带动中央工作台实现Y方向即竖向的运动，内外平台的运动位移均是压电陶瓷驱动器经过菱形放大机构放大后的位移。这样工作台可以实现一维或二维无耦合运动，提高了工作台精度。本技术的结构特点也在于外层支座、菱形位移放大机构、压电陶瓷驱动器、对称长臂铰链、内层基板、工作台是一体的整体式结构，整体采用线切割加工方法一次加工完成，具有大行程、无耦合、无机械摩擦、无迟滞、无间隙、不需要润滑、不产生热量和噪声、运动分辨率高等优点。综上本技术具有大行程、无耦合、无机械摩擦、无迟滞、无间隙、不需要润滑、不产生热量和噪声，运动分辨率高等优点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电驱动大行程无耦合二维精密微定位平台，其特征在于：该平台包括外层支座（1）、菱形位移放大机构、压电陶瓷驱动器、对称长臂铰链、内层基板（5）和工作台（6）；工作台（6）嵌套在内层基板（5）上，工作台（6）的Y向一端通过Y向对称长臂铰链（4‑1）连接内层基板（5），工作台（6）的Y向另一端通过Y向菱形位移放大机构连接内层基板（5）；内层基板（5）嵌套在外层支座（1）上，内层基板（5）的X方向的一端通过X方向长臂铰链（4‑2）连接外层支座（1），内层基板（5）的X方向的另一端通过X方向菱形位移放大机构（2‑1）连接外层支座（1）；压电陶瓷驱动器（3）设置在每个菱形位移放大机构中间，压电陶瓷驱动器（3）顶住菱形位移放大机构内部凸缘（7）。

【技术特征摘要】
1.一种压电驱动大行程无耦合二维精密微定位平台，其特征在于：该平台包括外层支座（1）、菱形位移放大机构、压电陶瓷驱动器、对称长臂铰链、内层基板（5）和工作台（6）；工作台（6）嵌套在内层基板（5）上，工作台（6）的Y向一端通过Y向对称长臂铰链（4-1）连接内层基板（5），工作台（6）的Y向另一端通过Y向菱形位移放大机构连接内层基板（5）；内层基板（5）嵌套在外层支座（1）上，内层基板（5）的X方向的一端通过X方向长臂铰链（4-2）连接外层支座（1），内层基板（5）的X方向的另一端通过X方向菱形位移放大机构（2-1）连接外层支座（1）；压电陶瓷驱动器（3）设置在每个菱形位移放大机构中间，压电陶瓷驱动器（3）顶住菱形位移放大机构内部凸缘（7）。2.根据权利要求1所述的压电驱动大行程无耦合二维精密微定位平台，其特征在于：工作台（6）、Y方向菱形位移放大机构、Y向对称长臂铰链（4-1）、内层基板（5）、X方向长臂铰链（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凤，陆鹤，徐方超，金俊杰，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21