一种大行程二维完全解耦的高精度微动平台制造技术

本实用新型专利技术涉及一种大行程二维完全解耦的高精度微动平台，由固定平台、微动平台、压电陶瓷驱动器、折回式多级串联杠杆放大机构及曲线薄板柔性单元等部分组成。压电陶瓷驱动器安装在固定平台上，固定平台与微动平台之间通过曲线薄板柔性单元和四条运动支链连接，曲线薄板柔性单元呈对称布置，四条运动支链呈中心对称布置，在每个运动支链中，折回式多级串联杠杆放大机构通过柔性铰链与固定平台连接，压电陶瓷驱动器的输出端与折回式多级串联杠杆放大机构的输入端相抵靠，经折回式多级串联杠杆放大机构将运动传递给微动平台，微动平台四个输入采用中心对称方式布置，实现完全解耦。本实用新型专利技术能在实现大行程运动的同时保证高的固有频率，X轴方向和Y轴方向能够实现完全解耦，也保证了运动传递的高精度和高稳定性。

A high precision two dimensional fully decoupled micro platform with large stroke

High precision micro platform of the utility model relates to a large stroke two-dimension completely decoupled, consists of a fixed platform, micro platform, piezoelectric actuator, back type multi-stage lever amplification mechanism and curve of flexible sheet unit. The piezoelectric ceramic actuator is installed on the fixed platform, between fixed platform and micro platform connected by a curved sheet flexible unit and four limbs, curved sheet flexible unit are symmetrically arranged, four limbs showed a central symmetry, in each branched, fold back type tandem lever magnifying mechanism through a flexible hinge connected with fixed platform, piezoelectric ceramic actuator and the output end of a reflex multi-stage input lever amplifying mechanism against the back type tandem lever magnifying mechanism transmitsmotion to micro platform, micro moving platform four input with central symmetry, complete decoupling. The utility model can ensure the high natural frequency while realizing the large stroke motion, and the X axis direction and the Y axis direction can be completely decoupled, and the high precision and stability of the movement transmission are ensured.

【技术实现步骤摘要】
一种大行程二维完全解耦的高精度微动平台
本技术涉及一种大行程二维完全解耦的高精度微动平台，属于先进制造中的精密

技术介绍
随着现代科学技术的快速发展，微动平台成为人们研究微观领域的一个首要关键技术。基于压电陶瓷驱动器与柔性铰链的优良特性，以压电陶瓷驱动器作驱动元件、柔性铰链机构作移动支撑导轨的微动平台得到广泛应用。虽然压电陶瓷拥有非常高的定位精度,但是行程较短。因此，通过设计一种大行程二维完全解耦的高精度微动平台，由折回式多级串联杠杆放大机构来提高平台的行程，并通过四个压电陶瓷驱动器的中心对称布置实现运动的完全解耦，保证了高精度和高稳定性的输出。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能实现较大位移的输出，同时也能保证输出高精度和高稳定性微动平台。其技术方案为：一种大行程二维完全解耦的高精度微动平台，包括固定平台（1）、微动平台（3）和压电陶瓷驱动器（2）,其特征在于：四个压电陶瓷驱动器（2）安装在固定平台（1）上，固定平台（1）与微动平台（3）之间通过曲线薄板柔性单元（4）和四条运动支链连接，曲线薄板柔性单元（4）呈对称布置，四条运动支链呈中心对称布置，在每条运动支链中，连杆（8）通过直角柔性铰链（7）与固定平台（1）相连接，折回式多级串联杠杆放大机构（38）的输出端与连杆（8）通过直圆柔性铰链（10）连接，折回式多级串联杠杆放大机构（38）的输入端与压电陶瓷驱动器（2）的输出端相抵靠，折回式多级串联杠杆放大机构（38）通过直圆柔性铰链（13、19、24、31）与固定平台（1）相连接。本技术中微动平台（3）通过折回式多级串联杠杆放大机构（38）实现大位移的输出，微动平台（3）通过呈对称布置的曲线薄板柔性单元（4）与固定平台（1）相连接，增大微动平台（3）的行程，四个压电陶瓷驱动器（2）安装在固定平台（1）上呈中心对称布置，实现运动的完全解耦，既实现了较大位移的输出要求，同时也保证了高精度和高稳定性的输出。其工作原理为：安装在固定平台上的四个压电陶瓷驱动器在控制系统的控制下通过施加不同的作用力由折回式多级串联杠杆放大机构作用实现微动平台的运动，即大位移输出，曲线薄板柔性单元呈对称布置可增大微动平台行程，四个呈中心对称布置安装压电陶瓷驱动器在控制系统的控制下通过作用力的耦合实现微位移的精密输出，既实现了较大位移的输出要求，同时也保证了输出高精度和高稳定性。本技术与现有技术相比，其优点在于：采用新型折回式多级串联杠杆放大机构增大了压电陶瓷驱动器的位移输出；曲线薄板柔性单元呈对称布置增大了微动平台行程；采用呈中心对称布置的压电陶瓷驱动器对微动平台进行驱动，实现了对运动的完全解耦；既满足了微动平台较大位移的输出要求，同时也保证了输出高精度和高稳定性。附图说明图1是本技术实施例的主视图简图；图2是本技术实施例的A处局部放大简图；图3是本技术实施例的B处折回式多级串联杠杆放大机构局部放大简图；图中：1、固定平台2、压电陶瓷驱动器3、微动平台4、曲线薄板柔性单元5、连杆6、直圆柔性铰链7、直角柔性铰链8、连杆9、直圆柔性铰链10、直圆柔性铰链11、连杆12、连杆13、直圆柔性铰链14、直圆柔性铰链15、连杆16、直圆柔性铰链17、连杆18、直圆柔性铰链19、直圆柔性铰链20、连杆21、直圆柔性铰链22、连杆23、直圆柔性铰链24、直圆柔性铰链25、连杆26、连杆27、直圆柔性铰链28、连杆29、直圆柔性铰链30、连杆31、直圆柔性铰链32、直圆柔性铰链33、连杆34、直圆柔性铰链35、直圆柔性铰链36、连杆37、直圆柔性铰链38、折回式多级串联杠杆放大机构具体实施方式：以下结合附图和实施例对本技术做进一步说明。一种大行程二维完全解耦的高精度微动平台，包括固定平台（1）和微动平台（3）、压电陶瓷驱动器（2）及折回式多级串联杠杆放大机构（38）组成，所述微动平台（3）通过直圆柔性铰链（6）与连杆（5）相连，连杆（5）的另一端与固定平台（1）通过曲线薄板柔性单元（4）连接，其特征在于，连接固定平台（1）与微动平台（3）的四条曲线薄板支链呈对称分布，固定平台（1）上安装有四个压电陶瓷驱动器（2），连接固定平台（1）与微动平台（3）的四条运动支链呈中心对称分布，在每条运动支链中，连杆（8）通过直角柔性铰链（7）和直圆柔性铰链（9）与固定平台（1）相连接，连杆（8）的另一端与连杆（11）通过直圆柔性铰链（10）连接，连杆（11）的另一端分别通过直圆柔性铰链（37、34）与连杆（36、33）连接，连杆（36）的另一端与连杆（12）通过直圆柔性铰链（35）连接，连杆（12）的另一端分别通过直圆柔性铰链（13、14）与固定平台（1）、连杆（15）连接，连杆（15）的另一端与连杆（17）通过直圆柔性铰链（16）连接，连杆（17）的另一端与连杆（20）通过直圆柔性铰链（18）连接，连杆（20）的另一端分别通过直圆柔性铰链（19、23）与固定平台（1）、连杆（22）连接，连杆（22）的另一端与连杆（26）通过直圆柔性铰链（21）连接，连杆（26）的另一端分别通过直圆柔性铰链（24、27）与固定平台（1）、连杆（28）连接，连杆（28）的另一端与连杆（30）通过直圆柔性铰链（29）连接，连杆（30）的另一端分别通过直圆柔性铰链（31、32）与固定平台（1）、连杆（33）连接。微动平台（3）受到四条相同结构的曲线薄板支链约束，微动平台（3）能够实现平面内x,y两个互相垂直方向上的平动，由于采用中心对称布置方式安装运动链，能够实现二维运动的完全解耦。安装在固定平台上（1）的四个压电陶瓷驱动器（2）在控制系统的控制下通过施加不同的作用力由折回式多级串联杠杆放大机构（38）作用实现微动平台（3）的运动，即大位移输出，曲线薄板柔性单元（4）呈对称布置可增大微动平台（3）行程，四个呈中心对称布置安装压电陶瓷驱动器（2）在控制系统的控制下通过作用力的耦合实现微位移的精密输出，既实现了较大位移的输出要求，同时也保证了输出高精度和高稳定性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大行程二维完全解耦的高精度微动平台，包括固定平台（1）、微动平台（3）和压电陶瓷驱动器（2）,其特征在于：四个压电陶瓷驱动器（2）安装在固定平台（1）上，固定平台（1）与微动平台（3）之间通过曲线薄板柔性单元（4）和四条运动支链连接，曲线薄板柔性单元（4）呈对称布置，四条运动支链呈中心对称布置，在每条运动支链中，连杆（8）通过直角柔性铰链（7）与固定平台（1）相连接，折回式多级串联杠杆放大机构（38）的输出端与连杆（8）通过直圆柔性铰链（10）连接，折回式多级串联杠杆放大机构（38）的输入端与压电陶瓷驱动器（2）相抵靠，折回式多级串联杠杆放大机构（38）通过直圆柔性铰链（13、19、24、31）与固定平台（1）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种大行程二维完全解耦的高精度微动平台，包括固定平台（1）、微动平台（3）和压电陶瓷驱动器（2）,其特征在于：四个压电陶瓷驱动器（2）安装在固定平台（1）上，固定平台（1）与微动平台（3）之间通过曲线薄板柔性单元（4）和四条运动支链连接，曲线薄板柔性单元（4）呈对称布置，四条运动支链呈中心对称布置，在每条运动支链中，连杆（8）通过直角柔性铰链（7）与固定平台（1）相连接，折回式多级串联杠杆放大机构（38）的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪新，马少博，贺磊，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：新型
国别省市：山东,37