System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台制造技术_技高网
当前位置: 首页 > 专利查询>山东大学专利>正文

一种面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台制造技术

技术编号:41087125 阅读:11 留言:0更新日期:2024-04-25 13:48
本发明专利技术属于精密工程领域,具体公开了一种面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,包括柔顺偏摆定位机构、压电驱动器、线圈磁组和磁轭;柔顺偏摆定位机构包括工作台、桥式位移放大机构、回转缺口柔性铰链、中心承柱结构和基底板,在基底板上表面的前、后、左、右四个方向上均设置有桥式位移放大机构,每个桥式位移放大机构顶部通过回转缺口柔性铰链与工作台底部相连;且工作台的中心通过中心承柱结构与基底板相连;在每个桥式位移放大机构内部设置有压电驱动器,在工作台与基底板之间竖直的插装有线圈磁组,线圈磁组通过磁轭固定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可用于精密工程领域部件,更具体地是一种面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台


技术介绍

1、随着微纳米技术在航空宇航、生物科学、集成电路(i c)技术等领域的深入应用,柔顺机构因其精度高、重复性好等优点得到了广泛的应用。近年来出现了许多应用,如微纳制造、精密操纵和精密定位平台,都依赖于挠性构件的挠度。这反过来又对柔顺机构的设计提出了挑战。近年来许多围绕平面微纳定位机构的研究已经取得了非常多的成果,但对于空间/转动机构的研究相对不足。

2、在专利cn112563179 b中公开了一种挠曲式压电微纳晶圆偏摆台,包括压电驱动式微位移模块、陶瓷吸盘固定座、陶瓷吸盘和晶圆,所述压电驱动式微位移模块包括基体和安装在基体顶部的铰链主体,铰链主体内置有叠堆式压电陶瓷、挠曲式放大结构与双平行铰链结构,叠堆式压电陶瓷的位移端通过一级位移输入端与挠曲式放大结构输入端相连,挠曲式放大结构与双平行铰链结构通过一级位移输出端连接,二级位移输出端与输出端转接治具通过螺丝进行刚性连接,转接治具顶部固定有柱塞端部和柱塞弹性端,陶瓷吸盘固定座通过销孔与柱塞弹性端连接;该专利技术采用压电陶瓷作为动力驱动,通过多级位移放大机构对晶圆实现。

3、但上述专利没有考虑偏摆微动台这种空间运动机构的特殊性(角刚度各向同性),因载荷变化引起的偏摆运动稳定性下降的问题,这主要是源于载荷超出一定范围后,刚性部分连接的柔性铰链会产生较大的轴漂以及局部应力集中,这些几何与材料的非线性不仅会严重影响平台的使用寿命,例如,在现有设计中,通常使用虎克铰/万向节支持偏摆微定位平台的平动-旋转耦合,然而这种运动解耦结构在复合荷载作用下容易矩形截面四个角处出现应力集中,严重限制了偏摆平台的运动范围,缩短了平台的使用寿命。除此之外,还会给平台的精准建模和控制器设计带来巨大挑战。

4、需要注意的是,由于柔性机构主要依靠柔性铰链部分的弹性形变实现传动,所以几乎所有柔性机构都对外部载荷变化极其敏感,这一点与定位平台的高精度要求存在互斥矛盾。此外,这种外部载荷通常不是固定不变的,而是作为一种随机的外部扰动,因此还必须从主动抗干扰的角度去实时抵抗载荷带来的随机干扰。


技术实现思路

1、针对该问题本专利技术提出了一种面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,该装置采用通电线圈方式实现定位台刚度的实时调节,可以灵活应对恶劣工况下执行机构的载荷变化,同时本专利技术利用回转缺口型柔性铰链作为空间多轴解耦结构,能够有效避免以上问题。这种独有的偏摆角刚度调节和运动解耦方案的有机结合对于开发更多高精密空间定位平台具有重要价值和指导意义。

2、为了达到上述目的,本专利技术采用的技术方案如下:

3、一种面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,包括柔顺偏摆定位机构、压电驱动器、线圈磁组和磁轭;

4、所述的柔顺偏摆定位机构包括工作台、桥式位移放大机构、回转缺口柔性铰链、中心承柱结构和基底板,在基底板上表面的前、后、左、右四个方向上均对称设置有桥式位移放大机构,每个桥式位移放大机构顶部通过回转缺口柔性铰链与工作台底部相连;且工作台的中心通过中心承柱结构与基底板相连;在每个桥式位移放大机构内部设置有压电驱动器,在工作台上竖直的插装有线圈磁组,所述的线圈磁组通过磁轭固定。

5、进一步的,前后两个桥式位移放大机构对称设置,左右两个桥式位移放大机构对称设置。

6、进一步的,所述的工作台为一个圆形工作台,在圆形工作台上设置有多个通孔,在每个通孔内安装有线圈磁组,在每个线圈磁组的顶部设置有磁轭。

7、进一步的,在每个桥式位移放大机构内水平安装有压电驱动器;压电驱动器通过预紧螺钉与桥式位移放大机构相连。

8、进一步的,在工作台上竖直的插装有四个线圈磁组,四个线圈磁组绕中心承柱结构均匀设置。

9、进一步的,所述的四个线圈磁组位于工作台的前、后、左、右四个方向。

10、进一步的,所述的基底板上设置有装配孔。

11、进一步的,所述的回转缺口柔性铰链位于各自对应的桥式位移放大机构顶部的中心位置。

12、本专利技术的有益效果如下:

13、从优化平台自身结构和实时抵抗外部随机干扰两方面确保协同,有效实现偏摆平台各向同性的正常工作,尤其适合作为复杂环境下多角度调节装置。

14、具体的,平台自身结构的优化包括在基底板上表面的前、后、左、右四个方向上均对称设置有桥式位移放大机构,每个桥式位移放大机构顶部通过回转缺口柔性铰链与工作台底部相连;且工作台的中心通过中心承柱结构与基底板相连;同时,通过在工作台上竖直的插装有线圈磁组,线圈磁组通过磁轭固定,来实时抵抗外部随机干扰。

15、本专利技术提出的这种柔性结构的设计有利于一体化成型制造和总体结构微型化,能够适应狭窄环境下的正常作业,

16、本专利技术在构型上,该平台采用对称过约束构型,相对于非对称形式和中空形式的完全约束,本专利技术采用的构型方案能够更好地抑制偏摆平台的寄生运动和中心点漂移,最终实现平台运动精度的进一步提升。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,包括柔顺偏摆定位机构、压电驱动器、线圈磁组和磁轭;

2.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,前后两个桥式位移放大机构对称设置,左右两个桥式位移放大机构对称设置。

3.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,所述的工作台为一个圆形工作台,在圆形工作台上设置有多个通孔,在每个通孔内安装有线圈磁组,在每个线圈磁组的顶部设置有磁轭。

4.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,在每个桥式位移放大机构内水平安装有压电驱动器。

5.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,所述的压电驱动器通过预紧螺钉与桥式位移放大机构相连。

6.如权利要求5所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,所述预紧螺钉与压电驱动器之间设置有限位块。

7.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,在工作台上竖直的插装有四个线圈磁组,四个线圈磁组绕中心承柱结构均匀设置。

8.如权利要求7所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,所述的四个线圈磁组位于工作台的前、后、左、右四个方向。

9.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,所述的回转缺口柔性铰链位于各自对应的桥式位移放大机构顶部的中心位置。

10.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,所述的基底板上设置有装配孔。

...

【技术特征摘要】

1.一种面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,包括柔顺偏摆定位机构、压电驱动器、线圈磁组和磁轭;

2.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,前后两个桥式位移放大机构对称设置,左右两个桥式位移放大机构对称设置。

3.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,所述的工作台为一个圆形工作台,在圆形工作台上设置有多个通孔,在每个通孔内安装有线圈磁组,在每个线圈磁组的顶部设置有磁轭。

4.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,在每个桥式位移放大机构内水平安装有压电驱动器。

5.如权利要求1所述的面向复杂载荷偏摆角刚度可调的微定位台,其特征在于,所述的压电驱动器通过预紧螺钉与桥...

【专利技术属性】
技术研发人员:闫鹏杨剑张伟鹏
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1