一种二自由度微纳定位平台制造技术

本发明专利技术公开了一种二自由度微纳定位平台，包括基座、运动平台、导向机构、解耦机构、驱动器；基座中部设有所述运动平台，所述运动平台四周连接有所述导向机构，导向机构又与所述解耦机构连接，所述解耦机构与所述基座连接，放大机构置于所述运动平台和所述解耦机构之间，放大机构与解耦机构连接，放大机构内设有驱动器，驱动器用于驱动所述运动平台。本发明专利技术结构布局有效的利用定位平台空间，减小了的定位平台整体尺寸。本发明专利技术能减小因定位平台铰链刚化效应产生的力—位移非线性以及减小了铰链集中应力，驱动器辅助装配机构使得驱动器过盈装配到放大机构中更为方便，定位平台能够使用线切割一体化加工，具有无需装配、无摩擦、无需润滑等优点。

A 2-DOF Micro-nano Positioning Platform

The invention discloses a two-degree-of-freedom micro-nano positioning platform, which comprises a base, a motion platform, a guiding mechanism, a decoupling mechanism and a driver; the middle part of the base is provided with the motion platform, and the guiding mechanism is connected with the decoupling mechanism, and the decoupling mechanism is connected with the base, and the amplifying mechanism is placed on the motion platform and the decoupling mechanism is connected with the base. Among the decoupling mechanisms, the amplifying mechanism is connected with the decoupling mechanism, and a driver is arranged in the amplifying mechanism to drive the motion platform. The structure layout of the positioning platform effectively utilizes the space of the positioning platform and reduces the overall size of the positioning platform. The invention can reduce the force-displacement nonlinearity caused by the rigidization effect of the hinge of the positioning platform and the concentrated stress of the hinge. The driver auxiliary assembly mechanism makes the interference assembly of the driver more convenient in the amplification mechanism. The positioning platform can be processed by the integration of wire cutting, and has the advantages of no assembly, no friction and no lubrication.

【技术实现步骤摘要】
一种二自由度微纳定位平台
本专利技术涉及微纳精密定位领域，具体涉及一种二自由度微纳定位平台。
技术介绍
微纳定位技术在微电子工程、精密和超精密加工、生物医学工程和精密光学工程等众多领域得到了广泛地应用，并且随着科学技术的迅速发展，众多领域对微纳定位系统提出了越来越高的性能需求；在微纳定位系统中微纳定位平台是最为重要的基本组件，其结构设计的合理与否决定着对于定位系统的性能表现。因此，研发新型构型、具有优异性能的微纳定位平台具有重要的意义。在一些需要较大工作行程的场合，通常在微纳定位平台中设计加装位移放大机构，以放大驱动器输出位移，但是同时增加了定位平台尺寸，而一些应用场合对定位平台安装空间要求严格；另外，减小导向机构中柔性铰链的尺寸虽然能够减小定位平台尺寸，但是会带来力—位移非线性效应或使铰链集中应力过高。
技术实现思路
针对前述问题，本专利技术公开了一种二自由度微纳定位平台，该定位平台定位行程大、铰链集中应力小、力—位移线性度好又不失紧凑性。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种二自由度微纳定位平台，包括基座、运动平台、导向机构、解耦机构、驱动器；所述基座中部设有所述运动平台，所述运动平台四周连接有所述导向机构，所述导向机构又与所述解耦机构连接，所述解耦机构与所述基座连接，所述放大机构置于所述运动平台和所述解耦机构之间，所述放大机构与解耦机构连接，所述放大机构内设有驱动器，所述驱动器用于驱动所述运动平台。进一步的，所述解耦机构设有四组，解耦机构包括中间杆和设于中间杆两端的解耦柔顺构件；所述中间杆与所述放大机构连接；所述解耦柔顺构件与所述基座连接。用于实现所述中间杆单自由度运动。进一步的，解耦机构相对于所述运动平台的中心对称分布。进一步的，所述导向机构有四组，导向机构包括设于两端的导向柔顺构件，所述导向柔顺构件一端与所述运动平台连接，导向柔顺构件的另一端与解耦机构连接。用于实现运动平台运动导向。进一步的，所述导向机构有四组，导向机构包括设于两端的导向柔顺构件，所述导向柔顺构件一端与所述运动平台连接，导向柔顺构件的另一端与中间杆连接。进一步的，所述放大机构有两组或四组，放大机构相对于所述运动平台的中心对称分布。进一步的，所述放大机构设有固定端及输出端，所述固定端设有用于固定的固定端的固定孔，所述输出端与所述解耦机构连接。进一步的，所述驱动器还包括驱动器辅助装配机构，驱动器辅助装配机构相对于所述运动平台中心对称分布，驱动器辅助装配机构安装于连接有所述放大机构外侧的基座中。进一步的，所述的一种二自由度微纳定位平台采用一体化加工方式。由于采用上述技术方案，本专利技术的有益效果为：(1)放大机构置于运动平台、导向机构和解耦机构中间的结构布局有效的利用定位平台空间，减小了的定位平台整体尺寸。(2)放大机构置于运动平台、导向机构和解耦机构中间的结构布局中，导向机构、解耦机构柔性结构件拥有相对较大的安置空间，从而减小因定位平台铰链刚化效应产生的力—位移非线性以及减小了铰链集中应力。(3)驱动器辅助装配机构使得驱动器过盈装配到放大机构中更为方便。(4)定位平台能够使用线切割一体化加工，具有无需装配、无摩擦、无需润滑等优点。附图说明图1是本专利技术实施例的总体结构示意图。图2是本专利技术图1的俯视图。图中：1、基座，2、运动平台，3、放大机构，31、固定端，32、输出端，4、导向机构，41、导向柔顺构件，5、解耦机构，51、解耦柔顺构件，52、中间杆，6、驱动器，7、驱动器辅助装配机构，8、平台固定孔，9、螺纹孔。具体实施方案下面结合附图对本专利技术优选实施例作详细说明。在多自由度微纳定位平台中，有效的解耦机构具有降低控制难度，提高定位精度以及避免驱动器损坏的作用；所以研制一种具有有效的解耦机构、定位行程大、铰链集中应力小、力—位移线性度好又不失紧凑性的定位平台结构，对提升定位系统的性能具有重要意义。一种二自由度微纳定位平台，包括基座1、运动平台2、导向机构4、解耦机构5、驱动器6；所述基座1中部设有运动平台2，所述运动平台2四周通过解耦5机构与基座相连，基座1上有多个平台固定孔8，用于固定定位运动平台2。所述基座1四角设有弧形或者平台型倒角，防止操作者因四处尖角而撞伤。所述运动平台2与解耦机构5之间设有放大机构3，所述放大机构3与解耦机构5连接，所述导向机构4罩设于放大机构3外侧并与解耦机构5相连，所述放大机构3内设有驱动器6，所述驱动器6用于驱动所述运动平台2。放大机构3有两组或四组，在本实施例中采用两组菱形放大机构，每组分别对称布置于运动平台2的X轴和Y轴。每组放大机构3包括固定端31和输出端32，固定端31有平台固定孔8，通过加装螺钉使固定端31固定。驱动器6通过过盈配合安装在放大机构3中.驱动器6在本实施例中优选的采用压电陶瓷驱动器。放大机构3用于放大驱动器6输出位移。由于驱动器6通过过盈配合安装在放大机构3中，为了便于将驱动器6装配到放大机构3中，在连接有放大机构3的中间杆52外侧的基座1中安装驱动器辅助装配机构7。在本实施例中采用在基座1中加工螺纹孔拧入锥端紧定螺钉的方式，驱动器辅助装配机构7有两组，每组分别关于X轴和Y轴对称，分别用于X轴Y轴的驱动器6装配。驱动器辅助装配机构7能够给中间杆52施力，使输出端32反向运动，从而使放大机构3中安装驱动器6的空间扩大，便于驱动器6的装入，当驱动器6装入到合适的位置后，松开驱动器辅助装配机构7完成驱动器6装配。所述解耦机构5设有四组，解耦机构5包括中间杆52和设于中间杆52两端的解耦柔顺构件51；所述中间杆52与所述放大机构3的输出端32连接；所述解耦柔顺构件51与所述基座1连接，用于实现所述中间杆52单自由度运动。解耦机构5相对于所述运动平台2的中心对称分布。在本实施例中两个解耦柔顺构件51优选的采用复合平行四杆导向机构，用于实现所述中间杆52单自由度运动，由于限制了中间杆52、输出端32非工作方向上的自由度，从而实现解耦功能。运动平台2两自由度各向运动互不干扰，一个驱动器6仅在运动平台2对应轴上产生运动；驱动器6不会因定位平台的运动而受力损坏。所述导向机构4有四组，导向机构4包括设于两端的导向柔顺构件41，所述导向柔顺构件41一端与所述运动平台2连接，导向柔顺构件41的另一端与解耦机构5的中间杆52连接。用于实现运动平台运动2导向。所述放大机构3有两组或四组，放大机构3相对于所述运动平台2的中心对称分布。所述放大机构3设有固定端31及输出端32，所述固定端31设有用于与基座1固定的平台固定孔8，所述输出端32与所述解耦机构5的中间杆52连接。固定端与基座下方的钢板固定，基座也和下面的钢板固定。放大机构3位于运动平台2、导向机构4和解耦机构5中间，这样的结构布局使导向机构4、解耦机构5柔性结构件拥有较大的安置空间，减小了由于铰链尺寸过小而导致的定位平台力—位移非线性和应力集中的问题，并且充分利用了定位平台空间，实现定位平台定位工作行程大又不失结构紧凑性。所述驱动器6还包括驱动器辅助装配机构7，驱动器辅助装配机构7相对于所述运动平台2中心对称分布。驱动器辅助装配机构7安装于连接有所述放大机构3的中间杆外侧的基座1中。用于给中间杆53施力，从而带动所述放大机构3运动，便于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二自由度微纳定位平台，其特征在于：包括基座、运动平台、导向机构、解耦机构、驱动器；所述基座中部设有所述运动平台，所述运动平台四周连接有所述导向机构，所述导向机构又与所述解耦机构连接，所述解耦机构与所述基座连接，所述放大机构置于所述运动平台和所述解耦机构之间，所述放大机构与解耦机构连接，所述放大机构内设有驱动器，所述驱动器用于驱动所述运动平台。

【技术特征摘要】
1.一种二自由度微纳定位平台，其特征在于：包括基座、运动平台、导向机构、解耦机构、驱动器；所述基座中部设有所述运动平台，所述运动平台四周连接有所述导向机构，所述导向机构又与所述解耦机构连接，所述解耦机构与所述基座连接，所述放大机构置于所述运动平台和所述解耦机构之间，所述放大机构与解耦机构连接，所述放大机构内设有驱动器，所述驱动器用于驱动所述运动平台。2.根据权利要求1所述的一种二自由度微纳定位平台，其特征在于：所述解耦机构设有四组，解耦机构包括中间杆和设于中间杆两端的解耦柔顺构件；所述中间杆与所述放大机构连接；所述解耦柔顺构件与所述基座连接。3.根据权利要求2所述的一种二自由度微纳定位平台，其特征在于：解耦机构相对于所述运动平台的中心对称分布。4.根据权利要求1所述的一种二自由度微纳定位平台，其特征在于：所述导向机构有四组，导向机构包括设于两端的导向柔顺构件，所述导向柔顺构件一端与所述运动平台连接，导向柔顺构件的另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪华伟，李天翼，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33