CN2466769Y - 三自由度超精密自动定位平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于超精密自动定位的微细操作平台。它是由运动平台8、支链4、下平台1、压电陶瓷致动器5等组成。运动平台8与下平台1之间通过三条运动支链4连接,每条支链包括支架9,柔性铰链10、11、13、18、19、21、22,连架杆16,连杆12、15、20及连接杆23;由于采用了压电陶瓷作为致动器,保证了驱动源的高精度运动输出和快的响应速度;由于各转动副均采用了柔性铰链,保证了运动传递的连续性、无洄滞、无摩擦、免润滑,没有机械损耗,且结构紧凑。
Description
本实用新型涉及一种用于三维空间内精密自动定位的微细操作平台,可实现沿Z方向的精密定位及绕X、Y轴的角度精细调整。
目前,广泛用于各领域的精密定位装置的传动方式多是由多个零部件组成的机械式硬摩擦传动,因此,不可避免地存在着间隙、摩擦、洄滞,且易发热、需润滑,定位精度很难提升到“亚微米”、“纳米”级;近几年出现的压电陶瓷致动柔性铰链形式的超精密定位装置,具有无间隙、无摩擦、免润滑、不发热等优点,精度也能达到“纳米”,但是,它只能是单方向定位,若要多方向定位时,它只能是各单方向定位的装置的叠加组装而成,因此,会产生累积误差,使得结构复杂。
本实用新型的目的是,制造一种具有亚微米级定位精度、无摩擦、无间隙、不发热、累积误差小,有多个自由度的微细操作平台。
本实用新型的技术解决方案是,运动平台与下平台之间通过三条运动支链连接,且呈均匀对称分布;每条支链上的支架与连架杆由与之为一体的转动副柔性铰链相接,连架杆与两个连杆之间由两个与之为一体的转动副柔性铰链相接,两个连杆与另外一个连杆之间由另外两个与之为一体的转动副柔性铰链相接,连杆与连接杆之间通过球副柔性铰链相接;连杆与嵌放压电陶瓷致动器的凸台之间由另外一个转动副柔性铰链相接;各支链与下平台及运动平台之间均通过螺钉和圆柱销钉连接。
本实用新型由于采用了压电陶瓷作为致动器,保证了驱动源的高精度运动输出和快的响应速度,输出力大,不产生磁场,又由于各运动副均采用了柔性铰链,因此保证了运动传递的连续性、无洄滞、无摩擦、无需润滑,没有机械损耗并且结构紧凑,本实用新型既可单独作为微操作、微定位平台用,也可装配在工业机械手的末端,完成大工作范围内的精密定位及误差补偿用。应用领域包括光学工程中的光纤对接、光路校正、生物工程中的细胞或基因操作、医学工程中的显微外科手术、微电子机械加工与装配、生物芯片的制作及物理近场光学的研究等。
图1为本实用新型的外型图;
图2为本实用新型中单条运动支链4的结构示意图。
本实用新型包括运动平台8、支链4、下平台1、压电陶瓷致动器5。运动平台8与下平台1之间由三条运动支链4连接,且呈均匀对称分布;每条支链上包括支架9,转动副柔性铰链10、11、13、18、19、21,连架杆16,连杆12、15、20,连接杆23及球副柔性铰链22;一条支链由一块材料加工而成,支架9与连架杆16之间由与之为一体的转动副柔性铰链10相接,连架杆16与两个连杆12及20之间由两个与之为一体的转动副柔性铰链11及19相接,连杆12及20与另外一个连杆15之间由另外两个与之为一体的转动副柔性铰链13及21相接,连杆15与连接杆23之间通过球副柔性铰链22相接;连杆20与嵌放压电陶瓷致动器5的凸台17之间由另外一个与之为一体的转动副柔性铰链18相接;压电陶瓷致动器5嵌放在支链4的开槽内,一端顶住凸台17,另一端与连架杆16上的凸台14接触,并保证有一定的预紧力;柔性铰链18的作用是保证在压电陶瓷致动器5驱动过程中连杆20能绕柔性铰链19及21自由转动;用沉头螺钉2和圆柱销3将各支链4与下平台1固接起来;用螺钉7及圆柱销钉6将各支链4与运动平台8固接起来。
Claims (1)
1.一种由压电陶瓷致动器、柔性铰链组成的三自由度超精密自动定位平台,其特征是,运动平台与下平台之间通过三条运动支链连接,且呈均匀对称分布;每条支链上的支架与连架杆由与之为一体的转动副柔性铰链相接,连架杆与两个连杆之间由两个与之为一体的转动副柔性铰链相接,两个连杆与另外一个连杆之间由另外两个与之为一体的转动副柔性铰链相接,连杆与连接杆之间通过球副柔性铰链相接;连杆与嵌放压电陶瓷致动器的凸台之间由另外一个转动副柔性铰链相接;各支链与下平台及运动平台之间均通过螺钉和圆柱销钉连接。
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