CN216216591U - 一种串联型柔性两自由度精密运动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种串联型柔性两自由度精密运动平台，包括外框架、Y向运动支撑框架、串联型双平行四边形柔性导向机构、并联型双平行四边形柔性导向机构和运动平台；外框架与其内部的Y向运动支撑框架通过串联型双平行四边形柔性导向机构连接为一体；Y向运动支撑框架的两侧通过并联型双平行四边形柔性导向机构及并联型双平行四边形柔性导向机构之间的运动平台连接为一体；串联型双平行四边形柔性导向机构与并联型双平行四边形柔性导向机构垂直正交布置；水平分布的X向压电驱动器两端分别固定在外框架和Y向运动支撑框架上；竖直分布的Y向压电驱动器两端分别固定在运动平台和Y向运动支撑框架上。本实用新型结构紧凑，精密度高。

Description

一种串联型柔性两自由度精密运动平台

技术领域

本实用新型涉及精密制造与精密装配技术领域，更具体的说是涉及一种串联型柔性两自由度精密运动平台。

背景技术

随着国家芯片发展战略的推行，高端制造装备的需求也越来越多。其中，精密运动装置作为关键技术之一，需要持续突破。传统转动副受到摩擦、间隙、回程差等固有的特性的影响，利用其制作的运动装置的精密性会极大地受到限制，而柔性机构通过部件的变形来完成运动或力的传递，因此可以避免上述误差，是现阶段最常用的精密运动的实现方式，两自由度(X方向和Y方向)运动是实现对准和定位等操作的基础，因此设计具有两个自由度的柔性运动平台具有重要的应用价值。

但是，现有的精密柔性两自由度运动平台通常采用一体化切割成型，配有少量的紧固件进行固定，多采用并联方法进行设计，通过多个柔性梁横纵布置，实现XY方向的运动解耦，但其占用面积比较大，不够紧凑。

因此，提供一种紧凑的串联型柔性两自由度精密运动平台是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种串联型柔性两自由度精密运动平台，结构紧凑，精密度高。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种串联型柔性两自由度精密运动平台，包括外框架、Y向运动支撑框架、串联型双平行四边形柔性导向机构、并联型双平行四边形柔性导向机构、运动平台、X向压电驱动器和Y向压电驱动器；所述外框架与其内部的所述Y向运动支撑框架通过所述串联型双平行四边形柔性导向机构连接为一体；所述Y 向运动支撑框架的两侧通过所述并联型双平行四边形柔性导向机构及所述并联型双平行四边形柔性导向机构之间的所述运动平台连接为一体；所述串联型双平行四边形柔性导向机构与所述并联型双平行四边形柔性导向机构垂直正交布置；水平分布的所述X向压电驱动器一端固定在所述外框架上，所述X 向压电驱动器另一端固定在所述Y向运动支撑框架上；竖直分布的所述Y向压电驱动器一端固定在所述运动平台上，所述Y向压电驱动器另一端固定在所述 Y向运动支撑框架上。

通过采取以上方案，本实用新型的有益效果是：

1)结构紧凑，可用于狭小空间内的定位或跟踪需求，也可以作为多级运动平台的末级实现高精度的运动补偿；

2)采用串联型双平行四边形柔性导向机构及并联型双平行四边形柔性导向机构，同时外框架和Y向运动支撑框架一体化切割成型，可完成无摩擦无回差的超精密的运动，采用X向压电驱动器和Y向压电驱动器驱动，具有超高的运动分辨率；

3)能够实现XY方向的运动解耦，可单独完成X方向或Y方向的运动。

进一步的，所述串联型双平行四边形柔性导向机构由四个X向运动导向梁构成；所述并联型双平行四边形柔性导向机构由四个Y向运动导向梁构成。

进一步的，所述X向压电驱动器和所述Y向压电驱动器均为压电材料。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种串联型柔性两自由度精密运动平台，结构紧凑，精密度高，可以用于如微机电系统、微纳制造技术、芯片检测、微纳装配，纳米电子技术和生物工程等，用来实现高精度的定位与跟踪。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的一种串联型柔性两自由度精密运动平台的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种串联型柔性两自由度精密运动平台，包括外框架1、Y向运动支撑框架2、串联型双平行四边形柔性导向机构 3、并联型双平行四边形柔性导向机构4、运动平台5、X向压电驱动器6和Y向压电驱动器7；外框架1与其内部的Y向运动支撑框架2通过串联型双平行四边形柔性导向机构3连接为一体；Y向运动支撑框架2的两侧通过并联型双平行四边形柔性导向机构4及并联型双平行四边形柔性导向机构4之间的运动平台5 连接为一体；串联型双平行四边形柔性导向机构3与并联型双平行四边形柔性导向机构4垂直正交布置；水平分布的X向压电驱动器6一端固定在外框架1上， X向压电驱动器6另一端固定在Y向运动支撑框架2上，在本实施例中，X向压电驱动器6的两端通过螺纹紧固件分别与外框架1和Y向运动支撑框架2进行连接固定；竖直分布的Y向压电驱动器7一端固定在运动平台5上，Y向压电驱动器7另一端固定在Y向运动支撑框架2上，在本实施例中，Y向压电驱动器7的两端通过螺纹紧固件分别与运动平台5和Y向运动支撑框架2进行连接固定。

本实用新型一方面，结构紧凑，可用于狭小空间内的定位或跟踪需求，也可以作为多级运动平台的末级实现高精度的运动补偿；另一方面，采用串联型双平行四边形柔性导向机构3及并联型双平行四边形柔性导向机构4，同时外框架1和Y向运动支撑框架2一体化切割成型，可完成无摩擦无回差的超精密的运动，采用X向压电驱动器6和Y向压电驱动器7驱动，具有超高的运动分辨率；最后还能够实现XY方向的运动解耦，可单独完成X方向或Y方向的运动。

具体的，串联型双平行四边形柔性导向机构3由四个X向运动导向梁31构成；并联型双平行四边形柔性导向机构4由四个Y向运动导向梁41构成。

具体的，X向压电驱动器6和Y向压电驱动器7均为压电材料。

本实用新型的工作原理：当X向压电驱动器6启动时，Y向运动导向梁 41，运动平台5和Y向运动支撑框架2在X向运动导向梁31的约束下产生X 方向的运动，在此过程中，在串联型双平行四边形柔性导向机构3约束下，可以保证Y向运动导向梁41，运动平台5和Y向运动支撑框架2只能沿着X 方向运动；当Y向压电驱动器7启动时，运动平台5沿着Y方向运动，在此过程中，在并联型双平行四边形柔性导向机构4的约束下，可以保证运动平台5相对于Y向运动支撑框架2只沿着Y方向运动，从而实现运动平台5的 X方向和Y方向的同时运动，或者是X方向和Y方向的单独运动，完成X和 Y方向上的运动解耦，避免了复杂运动模型的建立与逆运动学求解，提升效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种串联型柔性两自由度精密运动平台，其特征在于，包括外框架、Y向运动支撑框架、串联型双平行四边形柔性导向机构、并联型双平行四边形柔性导向机构、运动平台、X向压电驱动器和Y向压电驱动器；所述外框架与其内部的所述Y向运动支撑框架通过所述串联型双平行四边形柔性导向机构连接为一体；所述Y向运动支撑框架的两侧通过所述并联型双平行四边形柔性导向机构及所述并联型双平行四边形柔性导向机构之间的所述运动平台连接为一体；所述串联型双平行四边形柔性导向机构与所述并联型双平行四边形柔性导向机构垂直正交布置；水平分布的所述X向压电驱动器一端固定在所述外框架上，所述X向压电驱动器另一端固定在所述Y向运动支撑框架上；竖直分布的所述Y向压电驱动器一端固定在所述运动平台上，所述Y向压电驱动器另一端固定在所述Y向运动支撑框架上。

2.根据权利要求1所述的一种串联型柔性两自由度精密运动平台，其特征在于，所述串联型双平行四边形柔性导向机构由四个X向运动导向梁构成；所述并联型双平行四边形柔性导向机构由四个Y向运动导向梁构成。

3.根据权利要求1或2所述的一种串联型柔性两自由度精密运动平台，其特征在于，所述X向压电驱动器和所述Y向压电驱动器均为压电材料。

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