一种微定位工作台制造技术

本发明专利技术公开了一种微定位工作台。本发明专利技术的动平台设置于基座的上方，并分别与X向微定位机构、Y向微定位机构和Z向微定位机构连接，X向微定位机构、Y向微定位机构和Z向微定位机构分别用于调节动平台沿X轴、Y轴以及Z轴的位移，位置传感装置用于检测动平台沿X轴、Y轴以及Z轴的位移变化信息，控制系统分别与X向微定位机构、Y向微定位机构、Z向微定位机构和位置传感装置电连接。本发明专利技术的工作台通过X向微定位机构、Y向微定位机构、Z向微定位机构的具体结构和设置实现空间上六个自由度的微移动，用压电陶瓷做驱动实现微定位，末端输出可以达到微米级以上的高精度，因此使其可以广泛应用于微细作业领域。

A Micro-positioning Workbench

【技术实现步骤摘要】
一种微定位工作台
本专利技术涉及定位器械
，尤其涉及一种微定位工作台。
技术介绍
随着科技的发展，具有高精度和高稳定性的微动工作平台在现代制造技术中具有极其重要的地位，并且被视为一个国家高技术发展水平的重要标志。例如在精密机械加工、生物工程、光电监测仪器和医疗科学等对定位的精度和稳定性要求非常高。目前的微定位机构传动环节多、结构复杂、积累误差大等缺点，直接影响平台的精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种结构简单、积累误差小，精度高的微定位工作台。本专利技术的一种微定位工作台，包括基座、动平台、X向微定位机构、Y向微定位机构、Z向微定位机构、位置传感装置和控制系统；所述动平台设置于所述基座的上方，并分别与所述X向微定位机构、Y向微定位机构和Z向微定位机构连接，所述X向微定位机构、Y向微定位机构和Z向微定位机构分别用于调节所述动平台沿X轴、Y轴以及Z轴的位移，所述位置传感装置用于检测所述动平台沿X轴、Y轴以及Z轴的位移变化信息，所述控制系统分别与所述X向微定位机构、Y向微定位机构、Z向微定位机构和位置传感装置电连接。优选的，所述X向微定位机构包括至少一对驱动器和至少一对柔性支链，每对所述驱动器分别安装在所述动平台X方向的两侧，并分别通过所述柔性支链与所述动平台对应的两侧传动连接。优选的，所述X向微定位机构包括两对驱动器和两对柔性支链，每对所述驱动器分别安装在所述动平台X方向的两侧，且位于同一水平直线上，并分别通过所述柔性支链与所述动平台对应的两侧传动连接。优选的，所述Y向微定位机构包括至少一对驱动器和至少一对柔性支链，每对所述驱动器分别安装在所述动平台Y方向的两侧，且位于同一水平直线上，并分别通过所述柔性支链与所述动平台对应的两侧传动连接。优选的，所述Z向微定位机构包括至少三个驱动器和至少三个柔性支链，所述驱动器分别安装在所述动平台Z方向的一侧，并分别通过所述柔性支链与所述动平台对应的一侧传动连接，所述柔性支链间隔分布在所述动平台中心的四周。优选的，所述基座包括水平底板和竖直板，所述水平底板为平行四边形，所述竖直板分别沿Z方向设置在所述水平底板Y方向和X方向的两侧边缘；所述X向微定位机构的驱动器安装在所述水平底板的X方向的两侧的竖直板上，所述Y向微定位机构的的驱动器安装在所述水平底板的Y方向的两侧的竖直板上，所述Y向微定位机构的驱动器安装在所述水平底板上。优选的，所述动平台为平行四边形，所述位置传感装置包括分别设置在所述动平台的四角的两侧和上方或下方的位置传感器。优选的，还包括四个支柱，四个所述支柱垂直设置在所述水平底板上，且对称分布在所述动平台的四个角旁，所述位置传感器分别设置在相应的所述支柱上。优选的，所述柔性支链由驱动块、并联万向柔性铰链组、刚性移动块和万向柔性铰链依次串联连接而成，所述驱动块与所述驱动器传动连接，所述万向柔性铰链与所述动平台固定连接。优选的，所述驱动器为压电陶瓷驱动器。本专利技术微定位工作台具有多个自由度，能在多个方向上发生变形可以避免动平台在各自由度方向运动间的干扰，优化可操作度，改善运动学和动力学特性，有效提高微定位台的定位精度；本专利技术设计微定位工作台采用的柔性支链主要由万向柔性铰链和万向柔性铰链组形式，充分发挥柔性运动副的便于加工、免于装配、无间隙、无摩擦磨损等优点，依靠自身的弹性变形和压电陶瓷做驱动实现高精度的输出位移，并且能够在各方向上运动时不相互干涉，依靠自身的变形，可以达到高精度的输出位移，同时能够有效避免输出位移之间的耦合，并通过X向微定位机构、Y向微定位机构、Z向微定位机构的具体结构和设置实现空间上六个自由度的微移动，用压电陶瓷做驱动实现微定位，末端输出可以达到微米级以上的高精度，因此使其可以广泛应用于微细作业领域。附图说明图1为本专利技术的微定位工作台的结构示意图；图2是本专利技术的支链的结构示意图；图3是本专利技术中的万向柔性铰链示意图；图4是微定位工作台实现X轴方向运动的原理图；图5是微定位工作台实现Y轴方向运动的原理图；图6是微定位工作台实现Z轴方向运动的原理图；图7是微定位工作台实现绕X轴转动原理图；图8是微定位工作台实现绕Y轴转动的原理图；图9是微定位工作台实现绕Z轴转动的原理图。1-基座；11-水平底板；12-竖直板；2-动平台；3-X向微定位机构；4-Y向微定位机构；5-Z向微定位机构；6-位置传感装置；61-位置传感器；62-支柱；7-控制系统；8-驱动器；9-柔性支链；91-驱动块；92-并联万向柔性铰链组；93-刚性移动块；94-万向柔性铰链。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。如图1所示，本专利技术的一种微定位工作台，包括基座1、动平台2、X向微定位机构3、Y向微定位机构4、Z向微定位机构5、位置传感装置6和控制系统7；动平台2设置于基座1的上方，并分别与X向微定位机构3、Y向微定位机构4和Z向微定位机构5连接，X向微定位机构3、Y向微定位机构4和Z向微定位机构5分别用于调节动平台2沿X轴、Y轴以及Z轴的位移，位置传感装置6用于检测动平台2沿X轴、Y轴以及Z轴的位移变化信息，控制系统分别与X向微定位机构3、Y向微定位机构4、Z向微定位机构5和位置传感装置6电连接。本专利技术微定位工作台具有多个自由度，能在多个方向上发生变形可以避免动平台2在各自由度方向运动间的干扰，优化可操作度，改善运动学和动力学特性，有效提高微定位台的定位精度；由计算机输出的控制电压信号，控制X向微定位机构3、Y向微定位机构4、Z向微定位机构5按照指定的的运动轨迹产生伸缩运动，将位移传送给动平台2，使动平台2实现各个方向的位移，各个方向上的位移传感器10将检测到的结果反馈给控制系统7，控制系统7的输出输入信号进行比较和补偿，形成反馈系统。X向微定位机构3可以包括至少一对驱动器8和至少一对柔性支链9，每对驱动器8分别安装在动平台2X方向的两侧，并分别通过柔性支链9与动平台2对应的两侧传动连接。如图4所示，当沿X轴方向的驱动器8产生相同的位移时，动平台2将沿X轴水平移动，X轴方向上的位移传感器将检测到的结果反馈给控制系统7。X向微定位机构3可以包括两对驱动器8和两对柔性支链9，每对驱动器8分别安装在动平台2X方向的两侧，且位于同一水平直线上，并分别通过柔性支链9与动平台2对应的两侧传动连接。2对柔性支链9可以以动平台2沿X向的中心对称设置。如图9所示，当对称设置的一对的驱动器8产生一个方向的相同的位移时，动平台2受到一个方向的力，当对称设置的另一对的驱动器8产生另一个方向的相同的位移时，动平台2受到另一个方向的力，使得动平台2实现绕Z轴转动。Y向微定位机构4可以包括至少一对驱动器8和至少一对柔性支链9，每对驱动器8分别安装在动平台2Y方向的两侧，且位于同一水平直线上，并分别通过柔性支链9与动平台2对应的两侧传动连接。Y向微定位机构4可以包括一对驱动器8和一对柔性支链9。如图5所示，当沿Y轴方向的驱动器8产生相同的位移时，动平台2将沿Y轴水平移动，Y轴方向上的位移传感器将检测到的结果反馈给计算机。Z向微定位机构5可以包括至少三个驱动器8和至少三个柔性支链9，驱动器8分别安装在动平台2Z方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微定位工作台，其特征在于：包括基座(1)、动平台(2)、X向微定位机构(3)、Y向微定位机构(4)、Z向微定位机构(5)、位置传感装置(6)和控制系统(7)；所述动平台(2)设置于所述基座(1)的上方，并分别与所述X向微定位机构(3)、Y向微定位机构(4)和Z向微定位机构(5)连接，所述X向微定位机构(3)、Y向微定位机构(4)和Z向微定位机构(5)分别用于调节所述动平台(2)沿X轴、Y轴以及Z轴的位移，所述位置传感装置(6)用于检测所述动平台(2)沿X轴、Y轴以及Z轴的位移变化信息，所述控制系统分别与所述X向微定位机构(3)、Y向微定位机构(4)、Z向微定位机构(5)和位置传感装置(6)电连接。

【技术特征摘要】
1.一种微定位工作台，其特征在于：包括基座(1)、动平台(2)、X向微定位机构(3)、Y向微定位机构(4)、Z向微定位机构(5)、位置传感装置(6)和控制系统(7)；所述动平台(2)设置于所述基座(1)的上方，并分别与所述X向微定位机构(3)、Y向微定位机构(4)和Z向微定位机构(5)连接，所述X向微定位机构(3)、Y向微定位机构(4)和Z向微定位机构(5)分别用于调节所述动平台(2)沿X轴、Y轴以及Z轴的位移，所述位置传感装置(6)用于检测所述动平台(2)沿X轴、Y轴以及Z轴的位移变化信息，所述控制系统分别与所述X向微定位机构(3)、Y向微定位机构(4)、Z向微定位机构(5)和位置传感装置(6)电连接。2.如权利要求1所述的一种微定位工作台，其特征在于：所述X向微定位机构(3)包括至少一对驱动器(8)和至少一对柔性支链(9)，每对所述驱动器(8)分别安装在所述动平台(2)X方向的两侧，并分别通过所述柔性支链(9)与所述动平台(2)对应的两侧传动连接。3.如权利要求2所述的一种微定位工作台，其特征在于：所述X向微定位机构(3)包括两对驱动器(8)和两对柔性支链(9)，每对所述驱动器(8)分别安装在所述动平台(2)X方向的两侧，且位于同一水平直线上，并分别通过所述柔性支链(9)与所述动平台(2)对应的两侧传动连接。4.如权利要求3所述的一种微定位工作台，其特征在于：所述Y向微定位机构(4)包括至少一对驱动器(8)和至少一对柔性支链(9)，每对所述驱动器(8)分别安装在所述动平台(2)Y方向的两侧，且位于同一水平直线上，并分别通过所述柔性支链(9)与所述动平台(2)对应的两侧传动连接。5.如权利要求4所述的一种微定位工作台，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王思琪，方堃，丁涛，贺秋冬，袁静，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42