[发明专利]一体构型的全柔性并联三维精密位移台

权利要求书

1.一体构型的全柔性并联三维精密位移台，其特征在于：包括外层固定框架、中层嵌套移台框架与内层嵌套移台框架；

其中，外层固定框架与中层嵌套移台框架的中层外围框架间通过周向铰链柔性连接；通过沿x轴向中层外围框架施力，实现中层嵌套移台框架内安装的内层嵌套移台框架上的负载平台沿x轴方向移动；

中层嵌套移台框架还具有由板状支架组合而成的驱动架，视每块板状支架为一根连杆，则驱动架具有一套由柔性铰链连接的对称式并联四连杆机构；通过对对称式并联四连杆机构施加y轴方向力，实现负载平台沿z轴方向的移动；内层嵌套移台框架同样由板状支架组合，同时还包括负载平台；视每块板状支架为一根连杆，则内层嵌套移台框架具有一套由柔性铰链连接的四连杆机构；通过对四连杆机构施加y轴方向力，实现负载平台沿y轴方向的移动；

上述外层固定框架内侧以及中层外围框架外侧的四角位置设计有连接凸台，且外层固定框架与中层外围框架同角处的连接凸台间通过外层柔性铰链相连，使外层固定框架和中层外围框架四角之间形成柔性连接；外层柔性铰链为由两个簧片与转接块构成的柔性铰链；两簧片平行固定于转接块同侧；令外层固定框架与中层外围框架相邻两边分别平行于xy平面与yz平面；则在安装外层柔性铰链时，使外层柔性铰链的簧片平行于yz轴平面设置；

中层外围框架内还具有由多个板状支架组合而成的驱动架，板状支架间的连接均采用柔性连接；其中，板状支架包括支架A~D；分别沿y轴方向依次设置，初始状态时均平行于xz轴平面；其中，支架B、支架C置于中层外围框架上开设的移动运动通道内，周向与运动通道间具有一定间隙；支架D与中层外围框架间相对固定；

上述支架B顶部设计有一体结构的C型架；C型架底面与支架B顶端相接；C型架顶部外壁上设计有C型架上铰接台；支架D顶端设计平行于xy轴平面的顶板（D1）以及平行xz轴平面的铰接板（D2）；同时，C型架顶部被顶板（D1）、铰接板（D2）以及支架D包围；

上述支架A~D的连接方式为，支架A顶端与支架B顶部通过中层柔性铰链相连，形成柔性连接；支架C顶端安装有中层柔性铰链，通过中层柔性铰链与支架B顶端及支架D相连，形成柔性连接；C型架上铰接台两侧分别通过中层柔性铰链连接支架D顶部和铰接板（D2），形成柔性连接；上述C型架上铰接台两侧的中层柔性铰链与支架B两侧的中层柔性铰链位置对称；

所述内层嵌套移台框架包括内层支架、负载平台、平台支撑板、转接板，以及C型架底部外壁上设计的C型架下铰接台；所述内层支架沿z轴方向设置，与支架A相邻，置于中层外围框架上开设的移动运动通道内，周向与运动通道间具有一定间隙；负载平台为平行于xz轴平面的台面；平台支撑板与负载平台垂直设置，平台支撑板平行于xy轴平面设置，平台支撑板底面设计有负载平台铰接台；

上述平台支撑板与转接板均位于C型架内部，且各部分连接方式为：内层支架顶部通过两个内层柔性铰链分别与负载平台铰接台和C型架下铰接台一侧相连，形成柔性连接；负载平台铰接台和C型架下铰接台另一侧分别通过内层柔性铰链与转接板相连；

上述内层柔性铰链仅为簧片，均沿y轴方向设置；外层柔性铰链为有两个簧片与转接块构成的柔性铰链；两簧片共面固定于转接块对侧；在安装外层柔性铰链时，使簧片沿y轴方向设置；

上述支架B末端设计有电机安装位，用于安装第一步进电机；同时，支架B末端开通孔使第一步进电机的输出轴穿过支架B；通过第一步进电机向内层支架末端施加y轴方向的力，施力位置位于内层支架末端凹槽内安装的高硬度顶块，以减小第一步进电机向内层支架施力变形引入的位移误差；中层外围框架上设计有电机安装台，用于安装第二步进电机；同样，电机安装台上开孔使第二步进电机的输出轴穿过电机安装台；通过第二步进电机向支架C末端施加y轴方向的力，施力位置位于支架C末端凹槽内安装的高硬度顶块；外层固定框架沿x轴方向的两侧面设计有电机安装位，用来安装第三步进电机；同时，外层固定框架左右两侧开孔可使第三步进电机输出轴穿过外层固定框架；通过第三步进电机向中层外围框架两侧施加沿x轴方向的力，施力位置位于中层嵌套移台框架两侧凹槽内安装的高硬度顶块；x轴方向行程取决于外层柔性铰链簧片长度；

上述支架C与支架D底部之间由沿z轴方向设置的弹簧连接；外层固定框架与中层嵌套移台框架的中层外围框架侧边之间由沿y轴方向等间隔设置的弹簧连接；

通过一侧的第三步进电机向中层外围框架施力，实现负载平台沿x轴运动方向平移；平移过程中，外层固定框架与中层外围框架四角间可视为通过外层柔性铰链连接的对称式并联四连杆机构，实现负载平台沿x轴方向位移；通过第二步进电机沿y轴方向向支架C施力，可实现负载平台沿z轴方向平移；平移过程中，可视铰接板（D2）、顶板（D1）、支架D、支架A和4个对称分布的中层柔性铰链为并联式四连杆机构，实现负载平台沿z轴运动方向平移的同时抑制y轴寄生位移；通过驱动第一步进电机沿y轴方向向内层支架施力，可实现负载平台沿y轴运动方向平移；平移过程中内层支架、平台支撑板、转接板与C型架底面间可视为通过4个柔性铰链连接的四连杆机构，实现负载平台沿y轴运动方向平移。