一种并联式xyz三自由度微定位平台的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种并联式xyz三自由度微定位平台，包括底座、xy平面微定位机构和z向微定位机构；xy平面微定位机构由音圈电机驱动，可实现大行程的运动范围，通过U形柔性铰链实现运动解耦，避免了细长柔性铰链承受压力时的失稳；z向微定位机构与xy平面微定位机构并联连接，并通过双平行板柔性铰链Ⅱ与xy平面微定位机构的运动平台Ⅰ连接，采用压电陶瓷驱动器驱动；四个半圆形柔性铰链通过产生变形使z向微定位机构的运动平台Ⅱ能跟随xy平面微定位机构的运动平台Ⅰ产生xy平面运动，运动平台Ⅱ在压电陶瓷驱动器的驱动下可进一步产生z向运动，从而实现x/y/z三向精密运动。本发明能够保证定位平台的固有频率基本不变。
【专利说明】
一种并联式xyz三自由度微定位平台
技术领域
[000?]本发明涉及一种xyz三自由度微定位平台，特别是涉及一种并联式xyz三自由度微定位平台。
【背景技术】
[0002]随着微纳技术的发展，具有高精度的微定位平台成为不可或缺的部件。目前情况下，xy平面微定位平台的结构设计虽然已经有取得了重大发展，但是对其大行程、高精度的要求还有待提高。除此之外，将z向运动与xy平面运动结合集成到一个平台上有着重要的应用，虽然将z向微定位机构与xy平面微定位机构进行串联可实现这一功能，但是这种简单的串联使z向微定位机构的质量完全附着到了 xy平面定位机构的运动平台上，从而明显降低了定位平台的固有频率，减小了平台的工作带宽。
【发明内容】
[0003]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种并联式xyz三自由度微定位平台，该平台不仅能够实现Xy平面上大行程高精度的运动、实现Z向高精度运动，还能够保证定位平台的固有频率不会明显减小。
[0004]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种并联式xyz三自由度微定位平台，包括底座和并联在其上面的xy平面微定位机构和z向微定位机构;所述xy平面微定位机构与所述底座平行，所述xy平面微定位机构采用全对称结构，包括基座I和位于其中间位置处的运动平台I，所述运动平台I的外周边设有均布的四个U形柔性铰链，每个U形柔性铰链的外端连接有一个连接块，一个所述连接块通过一个双平行板柔性铰链I与所述基座I连接;所述基座I固接在四个均布的支撑块上，所述支撑块固定在所述底座上；相邻的两个所述连接块分别由一个X向布置的音圈电机和一个y向布置的音圈电机驱动，所述音圈电机通过电机支座固定在所述底座上;所述z向微定位机构包括从下至上依次设置的基座Π、框式双平行板柔性铰链和运动平台Π，所述运动平台Π位于所述运动平台I的中央上方，二者通过双平行板柔性铰链Π连接，所述双平行板柔性铰链Π沿X向或y向设置;所述运动平台Π的底面通过一个沿y向设置的半圆形柔性铰链IV和一个沿X向设置的半圆形柔性铰链m与所述框式双平行板柔性铰链的顶面连接，所述半圆形柔性铰链m和所述半圆形柔性铰链IV串联，所述框式双平行板柔性铰链的底面通过一个沿y向设置的半圆形柔性铰链Π和一个沿X向设置的半圆形柔性铰链I与所述基座Π的顶面连接，所述半圆形柔性铰链I和半圆形柔性铰链Π串联，所述基座Π固接在所述底座上;在所述框式双平行板柔性铰链中部设有压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器的输出端通过预紧螺栓和盖形螺母连接，所述盖形螺母顶在所述框式双平行板柔性铰链的顶部下方;所述压电陶瓷驱动器以及所述半圆形柔性铰链1、所述半圆形柔性铰链Π、所述半圆形柔性铰链m和所述半圆形柔性铰链IV的中心位于同一竖直直线上。
[0005]所述半圆形柔性铰链m与所述框式双平行板柔性铰链连接，所述半圆形柔性铰链Π与所述框式双平行板柔性铰链连接。
[0006]所述半圆形柔性铰链IV与所述框式双平行板柔性铰链连接，所述半圆形柔性铰链I与所述框式双平行板柔性铰链连接。
[0007]所述盖形螺母的顶部采用球形结构。
[0008]本发明具有的优点和积极效果是:与xy平面微定位机构并联的ζ向微定位机构的质量主要由底座支撑，对xy平面微定位机构的运动平台I只增加了很小的质量，且对xy平面微定位机构在X向和y向的刚度有所提高，因此保证了定位平台的固有频率不会明显减小。同时，xy平面微定位机构采用音圈电机驱动，实现了 xy平面上大行程、高精度的运动，U形柔性铰链在运动过程中承受拉力，可避免细长的柔性铰链在承受压力时失稳。与xy平面微定位机构并联连接的ζ向微定位机构对运动平台I具有ζ向支撑作用，提高了平台的ζ向刚度，半圆形柔性铰链I与半圆形柔性铰链m的联合使用解除了 ζ向微定位机构对运动平台y向的运动限制，半圆形柔性铰链Π与半圆形柔性铰链IV的联合使用解除了ζ向微定位机构对运动平台X向的运动限制。压电陶瓷驱动器能够驱动运动平台Π进行ζ向高精度运动。综上所述，本发明通过采用ζ向微定位机构与xy平面微定位机构并联的结构，实现了 x/y/ζ三个方向上的高精度运动。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的结构示意图；
[0010]图2为的xy平面微定位机构结构示意图；
[0011 ]图3为本发明的ζ向微定位机构结构示意图。
[0012]图中:1、xy平面微定位机构:11、连接块，12、U形柔性铰链，13、运动平台I，14、双平行板柔性铰链I，15、基座I，2、Z向微定位机构:21、半圆形柔性铰链I，22、半圆形柔性铰链Π，23、半圆形柔性铰链ΙΠ，24、半圆形柔性铰链IV，25、运动平台Π，26、双平行板柔性铰链Π，27、盖形螺母，28、预紧螺栓，29、压电陶瓷驱动器，210、框式双平行板柔性铰链，211、基座Π，3、音圈电机，4、支撑块，5、底座，6、电机支座。
【具体实施方式】
[0013]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:
[0014]请参阅图1?图3，一种并联式xyz三自由度微定位平台，包括底座5和并联在其上面的xy平面微定位机构I和ζ向微定位机构2。
[0015]所述xy平面微定位机构I与所述底座5平行，所述xy平面微定位机构I采用全对称结构，包括基座115和位于其中间位置处的运动平台113，所述运动平台113的外周边设有均布的四个U形柔性铰链12，每个U形柔性铰链12的外端连接有一个连接块11，一个所述连接块11通过一个双平行板柔性铰链114与所述基座115连接;所述基座115固接在四个均布的支撑块4上，所述支撑块4固定在所述底座5上;相邻的两个所述连接块11分别由一个沿X向布置的音圈电机3和一个沿y向布置的音圈电机3驱动，两个音圈电机3分别进行X向和y向的驱动。所述音圈电机通过电机支座6固定在所述底座5上。所述xy平面微定位机构I采用关于前后左右四个方向对称且关于运动平台113中心对称的全对称结构，所述U形柔性铰链12用来支撑运动平台113和解耦x/y向运动，所述双平行板柔性铰链114用来引导音圈电机3沿轴线方向输出位移。
[0016]所述ζ向微定位机构2包括从下至上依次设置的基座Π211、框式双平行板柔性铰链210和运动平台Π 25，所述运动平台Π 25位于所述运动平台113的中央上方，二者通过双平行板柔性铰链Π 26连接，所述双平行板柔性铰链Π 26沿X向或y向设置，所述双平行板柔性铰链Π 26保证了运动平台Π 25竖直向上的运动方向。所述运动平台Π 25的底面通过一个沿y向设置的半圆形柔性铰链IV24和一个沿X向设置的半圆形柔性铰链ΙΠ23与所述框式双平行板柔性铰链210的顶面连接，所述半圆形柔性铰链ΙΠ23和所述半圆形柔性铰链IV24串联，所述框式双平行板柔性铰链210的底面通过一个沿y向设置的半圆形柔性铰链Π 22和一个沿X向设置的半圆形柔性铰链121与所述基座Π211的顶面连接，所述半圆形柔性铰链121和半圆形柔性铰链Π 22串联，所述基座Π 211固接在所述底座5上;在所述框式双平行板柔性铰链210中部设有压电陶瓷驱动器29，所述压电陶瓷驱动器29的输出端通过预紧螺栓28和盖形螺母27连接，所述盖形螺母27顶在所述框式双平行板柔性铰链210的顶部下方。在本实施例中，所述盖形螺母27的顶部采用球形结构，通过该球形结构对框式双平行板柔性铰链210顶端施加压力，以避免压电陶瓷驱动器29承受弯曲力矩。所述压电陶瓷驱动器29以及所述半圆形柔性铰链121、所述半圆形柔性铰链Π 22、所述半圆形柔性铰链ΙΠ23和所述半圆形柔性铰链IV24的中心位于同一竖直直线上。
[0017]所述音圈电机3驱动xy平面微定位机构I进行平面运动时，ζ向微定位机构2中的半圆形柔性铰链121、半圆形柔性铰链Π 22、半圆形柔性铰链ΙΠ23和半圆形柔性铰链IV24可产生变形，使得运动平台Π 25能跟随运动平台113产生xy平面位移，所述运动平台Π 25在压电陶瓷驱动器29的驱动下进一步产生ζ向运动，从而实现x/y/z三向精密运动。
[0018]在本实施例中，所述半圆形柔性铰链ΙΠ23与所述框式双平行板柔性铰链210连接，所述半圆形柔性铰链Π 22与所述框式双平行板柔性铰链210连接。采用上述结构的好处在于，半圆形柔性铰链121与半圆形柔性铰链ΙΠ23的距离等于半圆形柔性铰链Π 22与半圆形柔性铰链IV 24的距离，而相等的距离使得Z向微定位机构2对xy平面微定位机构I在x向和y向上的刚度的影响相同，从而达到xy平面内最大的工作空间。同理也可采用以下结构:所述半圆形柔性铰链IV24与所述框式双平行板柔性铰链210连接，所述半圆形柔性铰链121与所述框式双平行板柔性铰链210连接。
[0019]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的情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种并联式xyz三自由度微定位平台，其特征在于，包括底座和并联在其上面的Xy平面微定位机构和z向微定位机构； 所述xy平面微定位机构与所述底座平行，所述xy平面微定位机构采用全对称结构，包括基座I和位于其中间位置处的运动平台I，所述运动平台I的外周边设有均布的四个U形柔性铰链，每个U形柔性铰链的外端连接有一个连接块，一个所述连接块通过一个双平行板柔性铰链I与所述基座I连接;所述基座I固接在四个均布的支撑块上，所述支撑块固定在所述底座上;相邻的两个所述连接块分别由一个X向布置的音圈电机和一个y向布置的音圈电机驱动，所述音圈电机通过电机支座固定在所述底座上； 所述z向微定位机构包括从下至上依次设置的基座Π、框式双平行板柔性铰链和运动平台Π，所述运动平台Π位于所述运动平台I的中央上方，二者通过双平行板柔性铰链Π连接，所述双平行板柔性铰链Π沿X向或y向设置;所述运动平台Π的底面通过一个沿y向设置的半圆形柔性铰链IV和一个沿X向设置的半圆形柔性铰链m与所述框式双平行板柔性铰链的顶面连接，所述半圆形柔性铰链m和所述半圆形柔性铰链IV串联，所述框式双平行板柔性铰链的底面通过一个沿y向设置的半圆形柔性铰链π和一个沿X向设置的半圆形柔性铰链I与所述基座Π的顶面连接，所述半圆形柔性铰链I和半圆形柔性铰链Π串联，所述基座Π固接在所述底座上;在所述框式双平行板柔性铰链中部设有压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器的输出端通过预紧螺栓和盖形螺母连接，所述盖形螺母顶在所述框式双平行板柔性铰链的顶部下方;所述压电陶瓷驱动器以及所述半圆形柔性铰链1、所述半圆形柔性铰链Π、所述半圆形柔性铰链m和所述半圆形柔性铰链IV的中心位于同一竖直直线上。2.根据权利要求1所述的并联式xyz三自由度微定位平台，其特征在于，所述半圆形柔性铰链m与所述框式双平行板柔性铰链连接，所述半圆形柔性铰链π与所述框式双平行板柔性铰链连接。3.根据权利要求1所述的并联式xyz三自由度微定位平台，其特征在于，所述半圆形柔性铰链IV与所述框式双平行板柔性铰链连接，所述半圆形柔性铰链I与所述框式双平行板柔性铰链连接。4.根据权利要求1所述的并联式xyz三自由度微定位平台，其特征在于，所述盖形螺母的顶部采用球形结构。
【文档编号】G12B5/00GK105931675SQ201610231524
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】郭志永, 田延岭, 周重凯, 张大卫
【申请人】天津大学