一种二维解耦运动平台制造技术

本发明专利技术提出了一种二维解耦运动平台，包括固定平台座、设置于固定平台座上的移动平台，移动平台包括横向移动平台和纵向移动平台，横向移动平台包括四个横向柔性杆、横向弹性件、横向压电陶瓷致动器，横向柔性杆设置于横向移动平台四周，横向弹性件设置于横向移动平台一侧，横向压电陶瓷致动器与横向弹性件对称设置；纵向移动平台包括四个纵向柔性杆、纵向弹性件、纵向压电陶瓷致动器，纵向柔性杆设置于纵向移动平台四周，纵向弹性件设置于纵向移动平台一侧，纵向压电陶瓷致动器与纵向弹性元件对称设置。本发明专利技术利用压电陶瓷致动器直接驱动获得纳米级位移输出，弹性件提高运动平台刚度，利用柔性机构传递运动，实现可靠的高刚度二维解耦定位运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种平台，尤其涉及一种二维解耦运动平台。
技术介绍
运动平台的精密定位与高速、高加速是众多电子制造设备以及其它精密机床的共性要求，运动平台的性能决定了产品的品质、效率以及产能。传统的运动平台利用丝杠等机械运动副结构传递运动，在运动传递过程中，由于运动副存在与生俱来的摩擦与间隙，因此精度只能达到微米级。但是随着科技的发展，尤其是微电子产品技术的发展，产品体积达到亚微米级甚至纳米级，因此对运动平台提出了纳米级的定位要求，因此十分有必要设计制造纳米级定位的运动平台。纳米级的定位运动平台一般采用新型智能材料作为致动器，如压电陶瓷和记忆合金等，以柔性机构作为平台载体，由于智能材料能够输出纳米级的位移,柔性机构通过弹性变形传递运动能量与力，不存在摩擦和间隙，二者结合可以获得纳米级定位运动平台。但是目前市场上常见的二自由度运动平台，采用串联或并联，实现两自由度解耦运动，但是由于采用柔性结构，刚度非常低，抵抗外界干扰能力非常差。因此，亟待研发出一种高刚度二维解稱纳米级运动平台。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种二维解耦运动平台，该二维解耦运动平台解决了现有技术无法同时实现高刚度、高精度的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的:一种二维解耦运动平台，包括固定平台座、设置于所述固定平台座上的移动平台，其特征在于:所述移动平台包括横向移动平台和纵向移动平台，所述横向移动平台包括四个横向柔性杆、横向弹性件、横向压电陶瓷致动器，所述横向柔性杆设置于所述横向移动平台四周，所述横向柔性杆与所述纵向移动平台连接，所述横向弹性件设置于所述横向移动平台一侧，所述横向压电陶瓷致动器与所述横向弹性件对称设置，所述横向压电陶瓷致动器外部设置有横向电阻应变片；所述纵向移动平台包括四个纵向柔性杆、纵向弹性件、纵向压电陶瓷致动器，所述纵向柔性杆设置于所述纵向移动平台四周，所述纵向柔性杆与所述横向移动平台连接，所述纵向弹性件设置于所述纵向移动平台一侧，所述纵向压电陶瓷致动器与所述纵向弹性元件对称设置，所述纵向压电陶瓷致动器外部设置有纵向电阻应变片。优选地，所述横向压电陶瓷致动器为横向叠堆型压电陶瓷致动器，所述纵向压电陶瓷致动器为纵向叠堆型压电陶瓷致动器。优选地，所述固定平台座设置有纵向固定孔，所述纵向移动平台上设置有横向固定孔，所述横向固定孔设置于所述横向压电致动器安装槽一端，所述纵向固定孔设置于所述纵向压电致动器安装槽一端。进一步的，所述纵向移动平台上设置有横向柔性垫，横向固定件穿过所述横向固定孔与所述横向柔性垫抵触连接。进一步的，所述固定平台座上设置有纵向柔性垫，纵向固定件穿过所述纵向固定孔与所述纵向柔性垫抵触连接。优选地，所述横向移动平台嵌设于所述纵向移动平台内。优选地，所述横向柔性杆通过横向柔性铰链与所述纵向移动平台连接，所述纵向柔性杆通过纵向柔性铰链与所述横向移动平台连接。优选地，所述固定平台座、所述移动平台在同一个平面上。优选地，所述固定平台座上设置有固定平台座安装孔。进一步的，所述固定平台座安装孔为阶梯孔，其数量为8个。本专利技术产生的有益效果是:1、本专利技术中横向移动平台和纵向移动平台均由叠堆型压电陶瓷致动器直接驱动，结构简单、紧凑，加工成本低；2、本专利技术中通过双柔性平行四杆的对称设计，以及横纵方向运动结构的嵌套串联设计，实现了两个运动方向上的运动解耦，且柔性机构无摩擦、间隙，运动精度高；3、本专利技术中固定件预紧叠堆型压电陶瓷致动器，结合弹性件的弹性压紧作用，使得运动平台有较高的刚度，并且会具有抑振功能，在受到外界较大作用力时，能够保护柔性平台不被破坏，避免在受到较大作用力时叠堆型压电陶瓷致动器脱离柔性平台；4、本专利技术中粘贴在压电陶瓷表面的电阻应变片，可以采集位移信息，应用到闭环控制中，可以获得较高的运动精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种二维解耦运动平台一个实施例移动平台的结构示意图；图2为本专利技术一种二维解耦运动平台一个实施例的结构示意图；图3为图2中A-A向剖视结构示意图；图4为图2中B处局部放大结构示意图；图中:100固定平台座；110横向固定孔；120纵向固定孔；130固定平台座安装孔；200移动平台；210横向移动平台；211横向柔性杆；212横向弹性件安装槽；213横向压电致动器安装槽；214横向弹性件；215横向压电陶瓷致动器；216横向电阻应变片；217横向柔性垫；218横向紧定螺钉；219横向柔性铰链；220纵向移动平台；221纵向柔性杆；222纵向弹性件安装槽；223纵向压电致动器安装槽；224纵向弹性件；225纵向压电陶瓷致动器；226纵向电阻应变片；227纵向柔性垫；228纵向紧定螺钉；229纵向柔性铰链。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据图1 图4所示的优选实施例，一种二维解耦运动平台，包括固定平台座100、设置于固定平台座100上的移动平台200，移动平台200包括横向移动平台210和纵向移动平台220，固定平台座100以及移动平台200在同一个平面上。在本实施例中，固定平台座100和移动平台200 —体线切割或激光成型，在移动平台200上切割加工形成纵向移动平台220，在纵向移动平台220上切割加工形成横向移动平台210。纵向移动平台220包括四个纵向柔性杆221、纵向弹性件224、纵向压电陶瓷致动器225，纵向柔性杆221设置于纵向移动平台220四周，纵向弹性件安装槽222设置于纵向移动平台220 —侧，在本实施例中纵向移动平台220为正方形，纵向柔性杆221均匀设置于纵向移动平台220四个角上，纵向柔性杆221通过纵向柔性铰链229与横向移动平台210连接。固定平台座100设置有纵向固定孔120，固定平台座100设置有纵向柔性垫227，纵向固定件穿过纵向固定孔120与纵向柔性垫227抵触连接，在本实施例中，纵向固定孔120为螺纹孔，纵向固定件为纵向紧定螺钉228，通过旋进纵向紧定螺钉228，纵向紧定螺钉228与纵向柔性垫227抵触连接，使得纵向柔性垫227变形，将纵向压电陶瓷致动器225压紧在纵向压电陶瓷安装槽223内。纵向弹性件安装槽222内设置有纵向弹性件224，在本实施例中纵向弹性件安装槽222设置于纵向移动平台220 —侧的中部，纵向弹性件粘接在纵向弹性件安装槽222内，纵向弹性件224优选热塑性聚氨酯，其具有优异的回弹性能，对于其他的具有优异回弹性能的材料也在本专利技术的保护范围之内，在此不做赘述。纵向压电致动器安装槽223与纵向弹性元件安装槽222对称设置，纵向压电致动器安装槽223内设置有纵向压电陶瓷致动器225，纵向压电陶瓷致动器225外部设置有纵向电阻应变片226，在本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维解耦运动平台，包括固定平台座、设置于所述固定平台座上的移动平台，其特征在于：所述移动平台包括横向移动平台和纵向移动平台，所述横向移动平台包括四个横向柔性杆、横向弹性件、横向压电陶瓷致动器，所述横向柔性杆设置于所述横向移动平台四周，所述横向柔性杆与所述纵向移动平台连接，所述横向弹性件设置于所述横向移动平台一侧，所述横向压电陶瓷致动器与所述横向弹性件对称设置，所述横向压电陶瓷致动器外部设置有横向电阻应变片；所述纵向移动平台包括四个纵向柔性杆、纵向弹性件、纵向压电陶瓷致动器，所述纵向柔性杆设置于所述纵向移动平台四周，所述纵向柔性杆与所述横向移动平台连接，所述纵向弹性件设置于所述纵向移动平台一侧，所述纵向压电陶瓷致动器与所述纵向弹性元件对称设置，所述纵向压电陶瓷致动器外部设置有纵向电阻应变片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽湘，隆志力，念龙生，张璐凡，方记文，
申请(专利权)人：东莞华中科技大学制造工程研究院，
类型：发明
国别省市：