[实用新型]一种类平面整体式全柔性并联微定位机构

说明书

技术领域

本发明涉及精密定位和精密加工技术领域，特别是一种类平面整体式全柔性并联微操作机构。

背景技术

随着微电子技术、精密加工制造技术、现代生物工程、宇航技术、纳米技术等微观领域的研究深入，人们已经进入了“亚微米-纳米”时代。然而，微定位技术发展水平的高低直接影响着微观领域的研究深度，迫切需要高精度、高分辨率、高可靠性的微定位机构，用于直接工作或实现高精度的实验研究。传统的并联微定位机构由于其结构复杂、摩擦间隙大、控制方式复杂，一般只能达到微米级的精度。为了提高定位精度和分辨率，往往采用柔性微定位机构来消除间隙、摩擦、惯性的影响，但是柔性微定位机构行程有限、刚度较差、存在轴漂与寄生误差。柔性并联微定位机构综合了并联微定位机构和柔性微定位机构的优点，但系统耦合对精度的影响较大。因此，新型整体式全柔性并联微定位机构是微定位机构领域研究的热点问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种类平面整体式全柔性并联微定位机构，用来提高微定位平台的精度。

本发明的技术方案：三条相同的全柔性支链3成对称形式分布在定平台1上且每条支链均与相邻支链成120°，与定平台1成4°的微小角度，构成具有类平面特性的全柔性铰链。微动平台2安装在三条全柔性支链3的输出端4上，精密操作器固定在微动平台2的中心位置。全柔性支链3是通过先进切割技术整体切割而成，使其形成具有柔性铰链和柔性连杆的类平面整体式全柔性铰链。全柔性支链3由三个柔性转动副5，6，7和一个柔性移动副8组成且左右对称分布，柔性转动副5为全柔性支链3的始端，其一端与定平台1相连，另一端与柔性移动副8相连；柔性转动副7为全柔性支链3的末端，其一端连接输出端4，另一端连接柔性转动副6。

压电陶瓷驱动器放置在定位槽9内，其通过驱动柔性移动副8，经柔性连杆和柔性转动副5，6，7，将微运动传递到输出端4，使精密操作器产生相应的运动，最终实现精密定位。

本发明的有益效果：利用类平面全柔性铰链的弹性变形来传递运动、力和能量的一种新型微定位机构，该机构不仅有并联机构的多维(多自由度)运动特性，还具有免装配，工作稳定，无机械摩擦，无运动间隙等优点。从而避免了传统机构因装配误差和摩擦间隙误差对末端平台定位精度的影响，该类平面整体式全柔性并联微定位机构可以达到很高的位移分辨率(10nm)和定位精度(±0.05um)，实现了纳米级的精密定位。

附图说明

图1为类平面整体式全柔性并联微定位机构示意图。

图2为图1中全柔性支链3的结构示意图。

具体实施方式

结合柔性机构理论和并联机构理论，设计出一种类平面整体式全柔性并联微定位机构，该机构含有全柔性铰链。

本发明由定平台1、三条完全相同的全柔性支链3和微动平台2组成。

三条相同的全柔性支链3成对称形式分布在定平台1上且每条支链均与相邻支链成120°，与定平台1成4°的微小角度。微动平台2安装在三条全柔性支链3的输出端4上，精密操作器固定在微动平台2的中心位置。压电陶瓷驱动器放置在定位槽9内，其通过驱动柔性移动副8，经柔性连杆和柔性转动副5，6，7，将微运动传递到输出端4，使精密操作器产生相应的运动，最终实现精密定位。