CN102446562B

CN102446562B - 一种基于柔顺机构的微位移放大机构

Info

Publication number: CN102446562B
Application number: CN201110249724.6A
Authority: CN
Inventors: 张宪民; 梁济民
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: CN102446562A

Abstract

本发明提供一种基于柔顺机构的微位移放大机构，由基座、运动平台、两个位移导向机构、两组驱动器以及两组预紧垫片组成；基座、运动平台、位移导向机构由一块材料经线切割机加工而成；整个微位移放大机构沿中心对称轴K对称布置；在基座上沿与中心对称轴K呈夹角α方向分别开有方槽，用于安装两组驱动器；任意一个预紧垫片的内、外端面分别与基座和驱动器紧密接触；任意一个驱动器分别与位移导向机构上的柔性铰链的外表面通过点接触紧密连接；任意一位移导向机构分别通过两个柔性铰链与基座相连接；本专利能在指定方向位移输出前提下，可沿任意方向布置驱动器进行输入，提高驱动器布置方式的灵活性；采用对称结构，简化机构的控制和操作。

Description

一种基于柔顺机构的微位移放大机构

技术领域

本发明属于微位移放大机构，应用于压电陶瓷驱动的大行程精密定位平台中，具体涉及一种基于柔顺机构的微位移放大机构。

背景技术

微位移放大机构在压电陶瓷驱动的大行程精密定位平台中有非常重要的应用。压电陶瓷驱动器具有驱动力大，快速响应以及定位精度高的优点，但是其工作行程有限，一般需要位移放大机构放大其工作行程。目前国内外最为常用的柔顺微位移放大机构一般为杠杆型放大机构或桥型放大机构。其中，杠杆放大机构通过杠杆原理进行位移放大，但放大倍数有限且精度不高。而桥型放大机构通过结构的屈曲变形进行位移放大。但传统桥型放大机构中设定驱动器输入方向与实际位移输出方向相互垂直，而这种结构布置方式并不一定是最优的；并且导致驱动器的布置方式比较单一，即多自由度精密定位平台机构的实际输入方向确定后，则驱动器方向不能改变。显然，在保证能实现大的位移放大倍数的前提下，改变微位移放大机构本体的几何结构，以获得在输出位移方向指定的情况下，驱动器的方向可灵活指定的微位移放大机构具有重要的意义，可广泛用于大行程精密定位平台领域。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术所存在的上述缺点，提供一种基于柔顺机构的微位移放大机构。本发明采用柔顺位移导向机构，使得微位移放大机构能在指定方向位移输出下，可沿任意方向布置驱动器进行输入。

本发明采取了下述技术方案：

一种基于柔顺机构的微位移放大机构，由基座、运动平台、两组位移导向机构、两组驱动器以及两组预紧垫片组成，在基座上沿与中心对称轴K呈夹角α方向分别开有方槽，用于安装两组驱动器；两组预紧垫片的内、外端面分别与基座、两组驱动器紧密接触；两组驱动器分别与位移导向机构上的两组柔性铰链的外表面通过点接触紧密连接；位移导向机构分别通过两组柔性铰链与基座相连接；位移导向机构分别依次通过第一柔性铰链、第二刚性片段和第三柔性铰链与运动平台相连接。

整个微位移放大机构以中心线K为对称轴左右对称设置。在运动平台上开有螺纹孔，可任意安装和组合成多自由度微位移平台，方便快捷。

所述第一柔性铰链和第三柔性铰链为叶型柔性铰链、直圆型柔性铰链或抛物线型柔性铰链。

与现有技术相比，本发明具有如下有点及效果：

微位移放大机构中采用位移导向机构，可以使在指定输入位移方向下，灵活布置驱动器的方向进行输入，提高驱动器布置方式的灵活性。微位移机构可采用对称结构，简化机构的控制和操作。采用整体式对称柔顺机构，有效保证微位移放大机构的精度。

附图说明

图1是实施例一的结构示意图。

图2是实施例一的等轴测图。

图3是实施例二的结构示意图。

图4是实施例三的结构示意图。

具体实施方法

以下结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

实施例一：

如附图1所示，本基于柔顺机构的微位移放大机构，由基座1、运动平台10、两组位移导向机构6a、6b、两组驱动器3a、3b以及两组预紧垫片2a、2b组成；所述基座1上沿与中心对称轴K呈夹角α方向分别开有方槽m1、m2，用于安装两组驱动器3a、3b；两组预紧垫片2a、2b的内、外端面分别与基座1和两组驱动器3a、3b紧密接触；两组驱动器3a、3b分别与位移导向机构6a、6b上的柔性铰链4a、4b的外表面通过点接触紧密连接；位移导向机构6a、6b分别通过两个柔性铰链4a、4b与基座1相连接；位移导向机构6a、6b分别依次通过第一柔性铰链7a、7b，第二刚性片段8a、8b和第三柔性铰链9a、9b与运动平台10相连接；

所述基座1，运动平台10，两组位移导向机构6a、6b，两组柔性铰链4a、4b、第一柔性铰链7a、7b、第三柔性铰链9a、9b以及刚性片段8a、8b组成由一块材料经线切割机加工而成；整个微位移放大机构以中心线K为对称轴左右对称设置；中心对称轴K方向为运动平台10输出位移方向；运动平台10上开有螺纹孔11，如图2所示。

整个微位移放大机构的输入由两组驱动器3a、3b完成。两组驱动器3a、3b的输入分别通过点接触的方式驱动位移导向机构6a、6b，从而作用到两组柔性铰链4a、4b上。两组柔性铰链4a、4b产生弹性变形，使位移导向机构6a、6b仅仅产生与驱动器3a、3b的输入方向相同的平移。这两组柔性铰链7a、7b的中心对称轴分别与第三柔性铰链9a、9b的中心对称轴偏移一段距离d，从而使第一柔性铰链7a、7b、第三柔性铰链9a、9b产生弹性弯曲变形；位移导向机构6a、6b的平移运动通过第一柔性铰链7a、7b、第三柔性铰链9a、9b的弹性变形以及第二刚性片段8a、8b的刚体运动传递到运动平台10上。两组驱动器3a、3b的输入大小相同，运动平台10受到两个大小相等，且沿中心对称轴K对称的运动的牵引，从而产生沿中心对称轴K方向的输出位移运动。

实施例二：

本实施例除下述特征外，其他特征与实施例1相同。

如附图3所示，基座1上的第一柔性铰链7a、7b，第三柔性铰链9a、9b为直圆型柔性铰链。

实施例三：

本实施例除下述特征外，其他特征与实施例1相同。

如附图4所示，基座1上的第一柔性铰链7a、7b，第三柔性铰链9a、9b为抛物线型柔性铰链。

如上所述便可较好的实现本发明。

Claims

1.一种基于柔顺机构的微位移放大机构，由基座、运动平台、两组位移导向机构、两组驱动器以及两组预紧垫片组成，其特征在于在基座上沿与中心对称轴（K）呈夹角（α）方向左右分别对称的开有方槽，用于安装两组驱动器；两组预紧垫片的内、外端面分别与基座、两组驱动器紧密接触；两组驱动器分别与位移导向机构上的两组柔性铰链的外表面通过点接触紧密连接；位移导向机构分别通过两组柔性铰链与基座相连接；位移导向机构分别依次通过第一柔性铰链第二刚性片段和第三柔性铰链与运动平台相连接。

2.根据权利要求1所述的基于柔顺机构的微位移放大机构，其特征在于整个微位移放大机构以中心线（K）为对称轴左右对称设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于柔顺机构的微位移放大机构，其特征在于运动平台上开有螺纹孔。

4.根据权利要求3所述的基于柔顺机构的微位移放大机构，其特征在于第一柔性铰链、第三柔性铰链为叶型柔性铰链。

5.根据权利要求3所述的基于柔顺机构的微位移放大机构，其特征在于第一柔性铰链、第三柔性铰链为直圆型柔性铰链。

6.根据权利要求3所述的基于柔顺机构的微位移放大机构，其特征在于第一柔性铰链、第三柔性铰链为抛物线型柔性铰链。