CN211957127U - 一种二维精密微动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种二维精密微动平台，包括基座、运动平台、两个驱动器、两个斯科特放大机构以及两个导向机构，所述基座上开设有用于容置运动平台、两个驱动器、两个斯科特放大机构以及两个导向机构的安装槽，所述运动平台设置在安装槽的中心位置且呈正方形，两个驱动器、两个斯科特放大机构、两个导向机构均沿运动平台的对角线对称分布，所述斯科特放大机构、导向机构与运动平台、基座之间均通过柔性铰链相连，所述驱动器驱动连接斯科特放大机构。斯科特放大机构能够放大驱动器的输出位移，能够达到更高精度的亚微米甚至纳米级定位要求。通过设置两个斯科特放大机构配合两个导向机构，只需两个驱动器即能够实现运动平台的X、Y轴方向的移动。

Description

一种二维精密微动平台

技术领域

本实用新型涉及微位移技术领域，具体为一种二维精密微动平台。

背景技术

精密微定位技术是先进制造技术领域的重要组成部分，也是21世纪的科技前沿纳米技术中的关键技术之一，它的发展是其它尖端技术的基础。常规的微位移定位系统往往采用伺服电机驱动和精密丝杠传动的方案，但这种定位方式由于螺纹间隙和传动摩擦的存在，其定位精度一般只能达到微米级。随着微电子工业、宇航、生物工程等学科的发展，对微位移定位系统提出了更高精度的亚微米甚至纳米级定位要。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种二维精密微动平台，能够达到更高精度的亚微米甚至纳米级定位要求。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种二维精密微动平台，包括基座、运动平台、两个驱动器、两个斯科特放大机构以及两个导向机构，所述基座上开设有用于容置运动平台、两个驱动器、两个斯科特放大机构以及两个导向机构的安装槽，所述运动平台设置在安装槽的中心位置且呈正方形，两个驱动器、两个斯科特放大机构、两个导向机构均沿运动平台的对角线对称分布，所述斯科特放大机构、导向机构与运动平台、基座之间均通过柔性铰链相连，所述驱动器驱动连接斯科特放大机构。

优选的，所述导向机构包括连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连接块，所述连杆三、连杆四的一端通过柔性铰链对称连接在连接块的两侧，所述连杆三、连杆四的另一端通过柔性铰链与基座相连，所述连杆一、连杆二的一端通过柔性铰链对称连接在运动平台的两侧且与连杆三、连杆四平行，所述连杆一的另一端通过柔性铰链与另一个导向机构的连接块相连，所述连杆二的另一端通过柔性铰链与斯科特放大机构相连。

优选的，所述斯科特放大机构由杆件三、杆件一、杆件二依次通过柔性铰链连接而成，所述杆件二的另一端通过柔性铰链与基座相连，所述杆件一通过柔性铰链与连杆二相连，所述驱动器与杆件三驱动连接。

优选的，所述基座、运动平台、斯科特放大机构、导向机构呈一体式结构。

优选的，所述柔性铰链呈双边圆弧结构。

优选的，所述驱动器为压电陶瓷驱动器。

优选的，所述运动平台、驱动器、斯科特放大机构、导向机构的板面厚度为10-12mm。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种二维精密微动平台。具备以下有益效果：

1、该二维精密微动平台，运动平台与基座之间通过斯科特放大机构连接，能够放大驱动器的输出位移，增大运动平台的行程，能够达到更高精度的亚微米甚至纳米级定位要求。通过设置两个斯科特放大机构配合两个导向机构，只需两个驱动器即能够实现运动平台的X、Y轴方向的移动。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的运动平台的X方向位移原理图。

图中：1基座、2运动平台、3安装槽、4驱动器、5杆件一、6杆件二、7杆件三、8连杆一、9连杆二、10连杆三、11连杆四、12连接块、13柔性铰链。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种二维精密微动平台，如图1-2所示，包括基座1、运动平台2、两个驱动器4、两个斯科特放大机构以及两个导向机构。斯科特机构为scott-russell。基座1上开设有用于容置运动平台2、两个驱动器4、两个斯科特放大机构以及两个导向机构的安装槽3，运动平台2设置在安装槽3的中心位置且呈正方形，两个驱动器4、两个斯科特放大机构、两个导向机构均沿运动平台2的对角线对称分布，斯科特放大机构、导向机构与运动平台2、基座1之间均通过柔性铰链13相连，驱动器4驱动连接斯科特放大机构。

运动平台2与基座1之间通过斯科特放大机构连接，能够放大驱动器4的输出位移，增大运动平台2的行程，能够达到更高精度的亚微米甚至纳米级定位要求。通过设置两个斯科特放大机构配合两个导向机构，只需两个驱动器4即能够实现运动平台2的X、Y轴方向的移动。

两个导向机构沿着运动平台2的对角线对称设置在运动平台2的相邻两侧，导向机构包括连杆一8、连杆二9、连杆三10、连杆四11、连接块12，连杆三10、连杆四11的一端通过柔性铰链13对称连接在连接块12的两侧，连杆三10、连杆四11的另一端通过柔性铰链13与基座1相连，连杆一8、连杆二9的一端通过柔性铰链13对称连接在运动平台2的两侧且与连杆三10、连杆四11平行，连杆一8的另一端通过柔性铰链13与另一个导向机构的连接块12相连，连杆二9的另一端通过柔性铰链13与斯科特放大机构相连。

两个斯科特放大机构沿着运动平台2的对角线对称设置在运动平台2的相邻两侧，斯科特放大机构由杆件三7、杆件一5、杆件二6依次通过柔性铰链13连接而成，杆件二6的另一端通过柔性铰链13与基座1相连，杆件一5通过柔性铰链13与连杆二9相连，驱动器4与杆件三7驱动连接。

基座1、运动平台2、斯科特放大机构、导向机构呈一体式结构。基座1、运动平台2、斯科特放大机构、导向机构由一块整体材料加工而成，保证了运动传递的无间隙、无摩擦、无需润滑、高精度。

柔性铰链13呈双边圆弧结构。

驱动器4为压电陶瓷驱动器。压电陶瓷驱动器具有体积小、出力大、精度和分辨率高以及频响特性好等优点，是实现高精度微位移的理想驱动器，以压电陶瓷作为驱动器的微位移定位系统能够实现亚微米和纳米级定位精度，在现代航空航天、光纤对接、扫描隧道显微镜、机器人、细胞操作、集成电路制造、超精密加工等得到了广泛的应用。

运动平台2、驱动器4、斯科特放大机构、导向机构的板面厚度为10-12mm。

如图2所示，工作原理：压电驱动驱动器4在电压的作用下，产生Y方向的位移，这个位移成为斯科特机构的输入位移，再通过它的放大功能成为输出端的输出位移，输出端通过连杆传递位移，运动平台2完成X方向的位移。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种二维精密微动平台，其特征在于：包括基座(1)、运动平台(2)、两个驱动器(4)、两个斯科特放大机构以及两个导向机构，所述基座(1)上开设有用于容置运动平台(2)、两个驱动器(4)、两个斯科特放大机构以及两个导向机构的安装槽(3)，所述运动平台(2)设置在安装槽(3)的中心位置且呈正方形，两个驱动器(4)、两个斯科特放大机构、两个导向机构均沿运动平台(2)的对角线对称分布，所述斯科特放大机构、导向机构与运动平台(2)、基座(1)之间均通过柔性铰链(13)相连，所述驱动器(4)驱动连接斯科特放大机构。

2.根据权利要求1所述的一种二维精密微动平台，其特征在于：所述导向机构包括连杆一(8)、连杆二(9)、连杆三(10)、连杆四(11)、连接块(12)，所述连杆三(10)、连杆四(11)的一端通过柔性铰链(13)对称连接在连接块(12)的两侧，所述连杆三(10)、连杆四(11)的另一端通过柔性铰链(13)与基座(1)相连，所述连杆一(8)、连杆二(9)的一端通过柔性铰链(13)对称连接在运动平台(2)的两侧且与连杆三(10)、连杆四(11)平行，所述连杆一(8)的另一端通过柔性铰链(13)与另一个导向机构的连接块(12)相连，所述连杆二(9)的另一端通过柔性铰链(13)与斯科特放大机构相连。

3.根据权利要求2所述的一种二维精密微动平台，其特征在于：所述斯科特放大机构由杆件三(7)、杆件一(5)、杆件二(6)依次通过柔性铰链(13)连接而成，所述杆件二(6)的另一端通过柔性铰链(13)与基座(1)相连，所述杆件一(5)通过柔性铰链(13)与连杆二(9)相连，所述驱动器(4)与杆件三(7)驱动连接。

4.根据权利要求3所述的一种二维精密微动平台，其特征在于：所述基座(1)、运动平台(2)、斯科特放大机构、导向机构呈一体式结构。

5.根据权利要求4所述的一种二维精密微动平台，其特征在于：所述柔性铰链(13)呈双边圆弧结构。

6.根据权利要求1所述的一种二维精密微动平台，其特征在于：所述驱动器(4)为压电陶瓷驱动器。

7.根据权利要求3所述的一种二维精密微动平台，其特征在于：所述运动平台(2)、驱动器(4)、斯科特放大机构、导向机构的板面厚度为10-12mm。

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