新型三自由度柔顺并联精密定位平台制造技术

本发明专利技术公开一种新型三自由度柔顺并联精密定位平台，精密定位平台为板材线切割一体成型，包括，基体；在基体中央形成有动平台，动平台通过六组并联平行片状柔性铰链机构分别与对应的对称式差动放大机构连接，精密定位平台为轴对称结构。有益效果是，整个定位平台为电火花线切割进行整体加工，避免机械装配；采用六个对称式柔性差动放大机构的微定位机构并联，不但能够实现动平台在XY平面内高精度的平动,而且能够实现动平台绕Z轴的转动；压电陶瓷与柔性放大机构接触面呈半圆形接触面避免压电陶瓷承受弯矩和扭矩，防止压电陶瓷破坏；与动平台相连的六组平行片状柔性铰链能够实现微定位机构对动平台X向和Y向平动解耦，提高动平台运动精度。

【技术实现步骤摘要】
新型三自由度柔顺并联精密定位平台
本专利技术涉及一种微纳制造领域；特别是涉及一种新型三自由度柔顺并联精密定位平台。
技术介绍
随着科学技术的发展，微纳技术得到迅速的发展，带有纳米精度的复杂微纳结构需求越来越广泛，但是高精度的微定位平台一直制约着微纳技术的发展，基于压电式柔性铰链微定位平台已经取得了重大的突破，但是目前二自由度的精密定位平台居多，三自由度精密定位平台的需求越来越迫切。目前，三自由度精密定位平台最常用的结构为：X向平动、Y向平动和Z向转动串联，但是这种方式结构不紧凑，体积比较大，导致固有频率降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服已有技术缺点，提供一种具有X向平动、Y向平动和Z向转动三自由度、高精度、制造成本低的三自由度柔顺并联精密定位平台。本专利技术的技术方案是，新型三自由度柔顺并联精密定位平台，精密定位平台为板材线切割一体成型，包括，基体；在所述基体中央形成有动平台，动平台通过六组并联的平行片状柔性铰链机构分别与对应的对称式差动放大机构连接，精密定位平台为轴对称结构。沿X向和Y向所述动平台的周侧对称设置有1组或2组差动放大机构。沿X向所述动平台两侧对称设置有1组差动放大机构，任意一侧的对称式差动放大机构的前端设置安装有压电陶瓷驱动器，对称式差动放大机构被第一压电陶瓷驱动器驱动；所述第一压电陶瓷驱动器通过与其相连的沿X向设置的对称式差动放大机构带动平台沿X向平动。沿Y向所述动平台两侧设置有2组对称式差动放大机构，任意同侧的两个对称式差动放大机构的前端设置安装有压电陶瓷驱动器，两个对称式差动放大机构分别被第二压电陶瓷驱动器和第三压电陶瓷驱动器驱动；压电陶瓷驱动器通过与其相连的沿Y向布置的对称式差动放大机构带动平台沿Y向平动。所述对称式差动放大机构包括第一可动横梁、第二可动横梁、第一传力连杆、第三可动横梁、第四可动横梁和第二传力连杆；所述压电陶瓷驱动器一侧通过螺栓预紧一端与基体接触，压电陶瓷驱动器的输出端与第一可动横梁接触；所述第一可动横梁分别与第二可动横梁和第二传力连杆连接；所述第二可动横梁与固定基体连接，第二可动横梁的输出端与第一传力连杆连接；所述第一传力连杆的另一端与第三可动横梁连接；所述第二传力连杆末端与第四可动横梁连接，第四可动横梁与第三可动横梁连接，第三可动横梁输出末端与片状柔性铰链连接。所述平行片状柔性铰链机构包括两个平行的片状柔性铰链，平行的片状柔性铰链与动平台连接，实现微定位机构对动平台X向平动和Y向平动的解耦。所述第一可动横梁与压电陶瓷的接触面为半圆形。本专利技术的有益效果是，整个定位平台采用电火花线切割技术进行整体加工而成，避免了机械上的装配；采用六个对称式柔性差动放大机构的微定位机构并联,不但能够实现动平台在XY平面内高精度的平动,而且能够实现动平台绕Z轴的转动；X向Y向微定位机构结构紧凑,能够使平台具有较高的固有频率；采用对称式柔性差动放大机构能够消除机构传动所造成的耦合误差,而且此柔性铰链结构具有比较大的位移放大比，使得动平台在X向、Y向平动具有较大的行程；压电陶瓷与柔性放大机构接触面设计成半圆形接触面以避免压电陶瓷承受弯矩和扭矩，防止压电陶瓷的破坏；与动平台相连的六组平行片状柔性铰链能够实现微定位机构对动平台X向平动和Y向平动的解耦，提高了动平台的运动精度。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的部分结构放大示意图。图中：1、基体2、预紧螺栓3、第一压电陶瓷驱动器4、对称式差动位移放大机构5、第一平行片状柔性铰链机构6、第二压电陶瓷驱动器7、第二平行片状柔性铰链机构8、第三压电陶瓷驱动器　　　9、动平台。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：如图1和图2所示，本专利技术新型三自由度柔顺并联精密定位平台，精密定位平台为板材线切割一体成型，包括，基体1；在所述基体1中央形成有动平台9，动平台9通过六组并联的平行片状柔性铰链分别与对应的对称式差动放大机构4连接，精密定位平台为X轴、Y轴轴对称结构。值得指出的是平行片状柔性铰链机构包括两个平行的片状柔性铰链，即为一组，两个平行的片状柔性铰链并联连接。沿X向和Y向，动平台9的周侧对称设置有1组或2组差动放大机构4，X向和Y向的差动放大机构之间并联连接；其中，相对称的一侧对称式差动放大机构4的前端安装有压电陶瓷驱动器，对称侧的另一侧对称式差动放大机构4未安装压电陶瓷驱动器。实施例：沿X向所述动平台9两侧对称设置有1组差动放大机构4，任意一侧的对称式差动放大机构4的前端设置安装有压电陶瓷驱动器，对称式差动放大机构4被第一压电陶瓷驱动器3驱动；所述第一压电陶瓷驱动器3通过与其相连的沿X向设置的对称式差动放大机构4带动平台9沿X向平动。沿Y向所述动平台9两侧设置有2组对称式差动放大机构4，任意同侧的两个对称式差动放大机构4的前端设置安装有压电陶瓷驱动器，两个对称式差动放大机构4分别被第二压电陶瓷驱动器6和第三压电陶瓷驱动器8驱动；压电陶瓷驱动器通过与其相连的沿Y向布置的对称式差动放大机构4带动平台9沿Y向平动。所述对称式差动放大机构4包括第一可动横梁41、第二可动横梁42、第一传力连杆43、第三可动横梁44、第四可动横梁45和第二传力连杆46；所述第一可动横梁41与压电陶瓷与柔性放大机构接触面为可动的半圆形，压电陶瓷驱动器一侧通过螺栓2预紧一端与基体1接触，压电陶瓷驱动器的输出端与第一可动横梁41接触；所述第一可动横梁41分别与第二可动横梁42和第二传力连杆46连接；所述第二可动横梁42与固定基体1连接，第二可动横梁42的输出端与第一传力连杆43连接；所述第一传力连杆43的另一端与第三可动横梁44连接；所述第二传力连杆46末端与第四可动横梁45连接，第四可动横梁45与第三可动横梁44连接，第三可动横梁44输出末端与第一片状柔性铰链机构5或第二片状柔性铰链机构7连接。所述第一平行片状柔性铰链机构5和第三平行片状柔性铰链机构7分别包括两个平行的片状柔性铰链，平行的片状柔性铰链与动平台9连接，平行的片状柔性铰链的另一侧连接第三可动横梁44输出末端，实现微定位机构对动平台X向平动和Y向平动的解耦。本专利技术的工作原理：通过改变第一压电陶瓷驱动器3上的电压，使第一压电陶瓷驱动器3通过与其相连的沿X向布置的对称式差动放大机构4带动平台9沿X向平动。通过同时给予第二压电陶瓷驱动器6和第三压电陶瓷驱动器8相同的电压，使第二压电陶瓷驱动器6和第三压电陶瓷驱动器8分别通过与其相连的沿Y向布置的对称式差动放大机构4同时带动平台9沿Y向平动。通过首先向第二压电陶瓷驱动器6和第三压电陶瓷驱动器8输入一个初始电压，然后再输入大小相等方向相反的电压增量，使得第二压电陶瓷驱动器6和第三压电陶瓷驱动器8分别产生伸长和缩短，可获得平台9沿其垂直XY平面的中心线的转动。综上所述，本专利技术的动平台9不但能够实现X向平动和Y向平动，还能实现沿其垂直XY平面的中心转动。值得指出的是，本专利技术的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本专利技术的基本技术构思，也可用基本相同的结构，可以实现本专利技术的目的，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型三自由度柔顺并联精密定位平台，其特征在于，精密定位平台为板材线切割一体成型，包括，基体（1）；在所述基体（1）中央形成有动平台（9），动平台（9）通过六组并联的平行片状柔性铰链机构分别与对应的对称式差动放大机构（4）连接，精密定位平台为轴对称结构。

【技术特征摘要】
1.一种新型三自由度柔顺并联精密定位平台，其特征在于，精密定位平台为板材线切割一体成型，包括，基体（1）；在所述基体（1）中央形成有动平台（9），动平台（9）通过六组并联的平行片状柔性铰链机构分别与对应的对称式差动放大机构（4）连接，精密定位平台为轴对称结构。2.根据权利要求1所述的新型三自由度柔顺并联精密定位平台，其特征在于，沿X向和Y向所述动平台（9）的周侧对称设置有1组或2组差动放大机构4。3.根据权利要求2所述的新型三自由度柔顺并联精密定位平台，其特征在于，沿X向所述动平台（9）两侧对称设置有1组差动放大机构（4），任意一侧的对称式差动放大机构（4）的前端设置安装有压电陶瓷驱动器，对称式差动放大机构（4）被第一压电陶瓷驱动器（3）驱动；所述第一压电陶瓷驱动器（3）通过与其相连的沿X向设置的对称式差动放大机构（4）带动平台（9）沿X向平动。4.根据权利要求2所述的新型三自由度柔顺并联精密定位平台，其特征在于，沿Y向所述动平台（9）两侧设置有2组对称式差动放大机构（4），任意同侧的两个对称式差动放大机构（4）的前端设置安装有压电陶瓷驱动器，两个对称式差动放大机构（4）分别被第二压电陶瓷驱动器和第三压电陶瓷驱动器驱动；压电陶瓷驱动器通过与其相连的沿Y向布置的对称式差动放大机构（4）带动平...

【专利技术属性】
技术研发人员：田延岭，马越，王福军，卢康康，张大卫，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12