CN100354069C - 六自由度宏动精密并联定位平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于精密作业的六自由度并联定位平台。它包括动平台(1)、底座(2)、丝杠(5)、定平台(6)和六根构件杆(19)，构件杆(19)由位于两端的虎克铰(4)和位于中间的连接杆(3)组成，它还包括拉簧(7)，拉簧(7)对称设置在构件杆(19)的两侧，拉簧(7)的一端连接在位于上方的虎克铰(4)的动铰链体(13)的侧表面上，拉簧(7)的另一端连接在底座(2)的上表面上位于下方的虎克铰(4)的两侧处。本发明的并联定位平台的位移重复精度可以达到0.5μm，具有高精度、高刚度和结构紧凑等优点，可以广泛地用在微机械装配、光学微调整、生物微操作、显微医疗和超精密加工等精密作业领域。

Description

六自由度宏动精密并联定位平台
技术领域：
本发明涉及一种用于精密作业的六自由度并联定位平台。
背景技术：
目前，精密作业日益向着纳米尺度发展，因而对精密定位机构提出了更高的要求，急切需求一种操作的行程空间大，同时定位精度还要高的定位平台，在我国，几十毫米运动行程的并联运动平台的定位精度只能达到微米级(几十微米到几微米)，归其原因，首先作为并联运动平台联接机构的虎克铰(或球铰)间隙及其与连接杆之间的安装间隙影响了精度的提高，其次虎克铰安装角度不当限制了定位平台的行程。
发明内容：
为了克服现有技术的并联定位平台的定位精度低的缺陷，提供一种定位精度高的并联定位平台。本发明是通过下述方案予以实现的，一种六自由度宏动精密并联定位平台，它包括动平台1、底座2、丝杠5、定平台6、拉簧7、由位于两端的虎克铰4和位于中间的连接杆3组成的六个相同的构件杆19、丝杠螺母16、联轴器17、电机18和立柱20，底座2与位于其下方的定平台6互相平行，并且通过立柱20连接成一个框架式的整体，电机18、联轴器17、丝杠5和丝杠螺母16组成一个传动链，电机18固定在底座2的下表面上，丝杠5向上穿过底座2，丝杠螺母16与构件杆19的位于下方的虎克铰4的静铰链体12固定连接，动平台1位于底座2的上方，构件杆19的位于上方的虎克铰4的静铰链体12固定在动平台1的下表面上，动平台1通过构件杆19与丝杠5相连接，六个构件杆19布置在动平台1与底座2之间，它还包括拉簧7，拉簧7对称设置在构件杆19的两侧，拉簧7的一端连接在位于上方的虎克铰4的动铰链体13的侧表面上，拉簧7的另一端连接在底座2的上表面上位于下方的虎克铰4的两侧处。
因为每个构件杆19与底座2之间都连接有拉簧7，通过拉簧7的予紧力既消除了虎克铰4内部向下的窜动间隙和虎克铰4与连接杆3相连接部位向下的窜动间隙，也消除了构件杆19在工作中向上窜动的可能，使得构件杆19始终在单面无间隙的条件下工作，使并联定位平台的精度得到很大提高。本发明的并联定位平台的位移重复精度可以达到0.5μm，具有高精度、高刚度和结构紧凑等优点，可以广泛地用在微机械装配、光学微调整、生物微操作、显微医疗和超精密加工等精密作业领域。
附图说明：
图1是本发明并联定位平台的立体结构示意图，图2是本发明并联定位平台的结构示意图，图3是本发明锥轴虎克铰的结构示意图，图4是传统虎克铰的结构示意图，图5是现有技术虎克铰与动平台1的连接结构示意图，图6是本发明实施方式三中虎克铰4与动平台1的连接结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：下面结合图2具体说明本实施方式。它由动平台1、底座2、丝杠5、定平台6、拉簧7、由位于两端的虎克铰4和位于中间的连接杆3组成的六个相同的构件杆19、丝杠螺母16、联轴器17、电机18和立柱20组成，底座2与位于其下方的定平台6互相平行，并且通过立柱20连接成一个框架式的整体，电机18、联轴器17、丝杠5和丝杠螺母16组成一个传动链，电机18固定在底座2的下表面上，丝杠5向上穿过底座2，丝杠螺母16与构件杆19的位于下方的虎克铰4的静铰链体12固定连接，动平台1位于底座2的上方，构件杆19的位于上方的虎克铰4的静铰链体12固定在动平台1的下表面上，动平台1通过构件杆19与丝杠5相连接，六个构件杆19布置在动平台1与底座2之间，拉簧7对称设置在构件杆19的两侧，拉簧7的一端连接在位于上方的虎克铰4的动铰链体13的侧表面上，拉簧7的另一端连接在底座2的上表面上位于下方的虎克铰4的两侧处。
具体实施方式二：下面结合图3、图4具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：原使用的虎克铰4改为用锥轴虎克铰，所述锥轴虎克铰由十字顶尖轴10、无内套的滚珠轴承9、密封端盖11、静铰链体12和动铰链体13组成，十字顶尖轴10为二根两端是圆锥的，轴中部连接在一起所形成的十字形体，静铰链体12上开有孔12-1，动铰链体13上开有孔13-1，孔12-1和孔13-1的外端部内孔表面上开有内螺纹14，密封端盖的外圆表面上开有外螺纹，滚珠轴承9镶在孔12-1或孔13-1的内端部圆柱内孔表面上，十字顶尖轴10的四个圆锥端部插在滚珠轴承9的内孔中，密封端盖11旋合在孔12-1或孔13-1的内螺纹14中。
具体实施方式三：下面结合图2、图5和图6具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：构件杆19的位于上方的虎克铰4的静铰链体12的根部12-2被弯折，弯折的根部12-2与动平台1的下表面垂直，静铰链体12的梢部12-3与处于未工作的静态位置时的连接杆3同心。静铰链体12弯折后扩大了动铰链体13的转动空间，从而扩大了动平台的工作行程空间，经实验证明，在并联定位平台的整体尺寸都是300毫米×300毫米×300毫米(长×宽×高)的条件下，现有技术的并联定位平台沿X、Y、Z三轴的直线行程在±8毫米左右，绕三轴的转动行程在±5°左右，而本发明的并联定位平台能达到沿X、Y、Z三轴的直线行程在±20毫米左右，绕三轴的转动行程在±8°至±10°之间。
具体实施方式四：下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是：十字顶尖轴10的尖端部角α在55°至75°之间。其它组成和连接关系与实施方式三相同。
具体实施方式五：下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是：十字顶尖轴10的尖端部角α为60°。其它组成和连接关系与实施方式三相同。

Claims (2)

1、一种六自由度宏动精密并联定位平台，它包括动平台(1)、底座(2)、丝杠(5)、定平台(6)、拉簧(7)、由位于两端的虎克铰(4)和位于中间的连接杆(3)组成的六个相同的构件杆(19)、丝杠螺母(16)、联轴器(17)、电机(18)和立柱(20)，底座(2)与位于其下方的定平台(6)互相平行，并且通过立柱(20)连接成一个框架式的整体，电机(18)、联轴器(17)、丝杠(5)和丝杠螺母(16)组成一个传动链，电机(18)固定在底座(2)的下表面上，丝杠(5)向上穿过底座(2)，丝杠螺母(16)与构件杆(19)的位于下方的虎克铰(4)的静铰链体(12)固定连接，动平台(1)位于底座(2)的上方，构件杆(19)的位于上方的虎克铰(4)的静铰链体(12)固定在动平台(1)的下表面上，动平台(1)通过构件杆(19)与丝杠(5)相连接，六个构件杆(19)布置在动平台(1)与底座(2)之间，其特征在于它还包括拉簧(7)，拉簧(7)对称设置在构件杆(19)的两侧，拉簧(7)的一端连接在位于上方的虎克铰(4)的动铰链体(13)的侧表面上，拉簧(7)的另一端连接在底座(2)的上表面上位于下方的虎克铰(4)的两侧处。
2、根据权利要求1所述的六自由度宏动精密并联定位平台，其特征是构件杆(19)的位于上方的虎克铰(4)的静铰链体(12)的根部(12-2)被弯折，弯折的根部(12-2)与动平台(1)的下表面垂直，静铰链体(12)的梢部(12-3)与处于未工作的静态位置时的连接杆(3)同心。
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