CN110104608A - 基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台 - Google Patents

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田延岭
杨明旋
王福军
周重凯
李兵臣
张大卫
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Tianjin University
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C3/00—Assembling of devices or systems from individually processed components

Abstract

本发明公开了一种基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台，包括桥式结构Ⅰ，桥式结构Ⅱ和压电陶瓷驱动器，所述桥式结构Ⅰ沿XY平面布置，用于将X方向的位于放大转换为Y方向的位移；所述桥式结构Ⅱ与所述桥式结构Ⅰ固定连接,所述桥式结构Ⅱ所处的平面与所述桥式结构Ⅰ所处的平面互相垂直，用于将Y方向的位于放大转换为Z方向的位移；所述压电陶瓷驱动器设置在所述桥式结构Ⅰ的内部，用于产生X方向的输出位移。本发明能够实现输出平台在Z向的高精度、大行程的单自由度平动。

Description

基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台
技术领域
本发明涉及微定位平台，特别涉及一种基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台。
背景技术
随着科技发展，微纳技术得到了广阔应用。但是，高精度的微定位平台一直制约着微纳技术的推广。目前，小行程的微定位平台已获得了重大突破，但是，高精度、大行程的微定位平台还需要进一步提高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台，本发明微定位平台具有较大的工作行程和较高的固有频率。
本发明所采用的技术方案是：一种基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台，包括：
桥式结构Ⅰ，所述桥式结构Ⅰ沿XY平面布置，用于将X方向的位于放大转换为Y方向的位移；
桥式结构Ⅱ，所述桥式结构Ⅱ与所述桥式结构Ⅰ固定连接,所述桥式结构Ⅱ所处的平面与所述桥式结构Ⅰ所处的平面互相垂直，用于将Y方向的位于放大转换为Z方向的位移；以及，
压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器设置在所述桥式结构Ⅰ的内部，用于产生X方向的输出位移。
进一步地，所述桥式结构Ⅰ和所述桥式结构Ⅱ均为由8个直圆铰链组成的环状结构。
进一步地，所述桥式结构Ⅱ的一侧与底座相连接、另一侧与输出平台相连接。
其中，所述底座通过螺纹孔与固定基体进行螺栓连接。
本发明的有益效果是：采用两个桥式结构(桥式结构Ⅰ和桥式结构Ⅱ)串联，在不增大体积的条件下，能够产生更大的位移放大倍数，从而实现更大的工作行程。两个桥式结构采用了直圆铰链，增大了结构刚度，提高了运动精度，使得整体结构有更好的动态性能和静态性能。通过底座的螺栓孔与固定基体进行螺栓连接，实现了平台底座的可靠固定。
附图说明
图1：本发明的前视结构示意图；
图2：本发明的后视结构示意图；
图3：本发明的俯视结构示意图；
图4：本发明的侧视结构示意图；
图5：本发明的立体结构示意图；
附图标注：1、桥式结构Ⅰ，2、桥式结构Ⅱ，3、压电陶瓷驱动器，4、输出平台，5、底座，6、螺纹孔。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如附图1至图5所示，一种基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台，包括桥式结构Ⅰ1，桥式结构Ⅱ2，压电陶瓷驱动器3，输出平台4和底座5。
所述桥式结构Ⅰ1沿XY平面布置，用于将X方向的位移放大转换为Y方向的位移；所述桥式结构Ⅱ2沿YZ平面布置，用于将Y方向的位移放大转换为Z方向的位移；所述桥式结构Ⅱ2与所述桥式结构Ⅰ1固定连接；所述桥式结构Ⅱ2所处的平面与所述桥式结构Ⅰ1所处的平面互相垂直；所述桥式结构Ⅰ1和桥式结构Ⅱ2组成了立体桥式机构。所述桥式结构Ⅰ1和所述桥式结构Ⅱ2均为由8个直圆铰链组成的环状结构。
所述压电陶瓷驱动器3设置在所述桥式结构Ⅰ1的内部，用于产生X方向的输出位移。
所述底座5连接在所述桥式结构Ⅱ2的一侧，所述底座5通过螺纹孔6与固定基体进行螺栓连接。
所述输出平台4连接在所述桥式结构Ⅱ2的另一侧。
本发明的工作原理为：首先给安装于桥式结构Ⅰ1内部的压电陶瓷驱动器3预加电压，压电陶瓷驱动器3产生X方向的输出位移经过桥式结构Ⅰ1放大转换为Y方向的位移，再经过桥式结构Ⅱ2放大转换为Z方向的位移，最终在输出平台4处产生一个更大的输出位移。
综上所述，本发明的输出平台4可实现高精度、大行程的单自由度运动，即Z方向的平动。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台，其特征在于，包括：
桥式结构Ⅰ(1)，所述桥式结构Ⅰ(1)沿XY平面布置，用于将X方向的位于放大转换为Y方向的位移；
桥式结构Ⅱ(2)，所述桥式结构Ⅱ(2)与所述桥式结构Ⅰ(1)固定连接,所述桥式结构Ⅱ(2)所处的平面与所述桥式结构Ⅰ(1)所处的平面互相垂直，用于将Y方向的位于放大转换为Z方向的位移；以及，
压电陶瓷驱动器(3)，所述压电陶瓷驱动器(3)设置在所述桥式结构Ⅰ(1)的内部，用于产生X方向的输出位移。
2.根据权利要求1所述的一种基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台，其特征在于，所述桥式结构Ⅰ(1)和所述桥式结构Ⅱ(2)均为由8个直圆铰链组成的环状结构。
3.根据权利要求1所述的一种基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台，其特征在于，所述桥式结构Ⅱ(2)的一侧与底座(5)相连接、另一侧与输出平台(4)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于立体桥式机构的大行程高精度的单自由度微定位平台，其特征在于，所述底座(5)通过螺纹孔(6)与固定基体进行螺栓连接。
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