[发明专利]双自由度电液控制式微位移系统

说明书

本发明公开了一种双自由度电液控制式微位移系统，包括呈“山”字型结构的基座以及执行机构，基座包括位于两侧的支撑臂和位于中间的凸台，两个支撑臂与凸台之间均设有凹部，执行机构的两端分别通过第二柔性铰链连接于两个支撑臂以及执行机构上对应两个凹部的位置分别设有第一柔性铰链。基座的凹部设有电液放大模块，电液放大模块包括外缸套、变截面缸、塞套以及主驱动装置、辅驱动装置。该微位移系统可以实现精确进给位移量并可实现精确定位，且在微位移条件下，有利于延长柔性铰链结构的使用寿命。

技术领域

本发明属于流体压力执行机构技术领域，具体涉及一种双自由度电液控制式微位移系统。

背景技术

微定位平台是精密测试和制造装备的核心组成部分，广泛应用于生物医疗、微制造以及扫描电子显微镜等领域。在驱动形式上，现有微定位平台大多采用压电陶瓷驱动，因为压电陶瓷具有高分辨率、大带宽、高刚度和结构紧凑等优点。然而，压电陶瓷驱动的主要缺点是行程较小，难以满足现代测试和加工对运动的大行程要求。为了满足这一要求，常用方法可以分为两类。第一类是使用机械位移放大器，其中杠杆位移放大器因其最简单的机构结构而被广泛采用；然而，传统的杠杆机构不能完全满足实际要求，这是由对位移放大率和机构尺寸的影响而产生的。第二类是选择大行程执行器。

在结构形式上，柔性铰链具有无摩擦、结构紧凑、运动灵敏度高、高分辨率等优点，在实现高精度运动方面比传统的机械铰链具有更大优势，因此很多微定位平台都采用柔性铰链作为导向机构来实现高精度运动。一些微定位平台采用柔性并联机构，具有结构紧凑、高承载能力、高精度等优点，但是该类纯柔性机构会在一定程度上限制平台的运动性能，并导致其内部运动特性复杂化，从而增加控制难度。

总结现有技术中主要技术缺陷，包括：

1、利用较多柔性铰链实现放大，结构较复杂，对系统要求较高。

2、通用的位移放大机制放大倍数不够，无法满足实际应用的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双自由度电液控制式微位移系统，该微位移系统可以实现精确进给位移量并可实现精确定位，且在微位移条件下，有利于延长柔性铰链结构的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种双自由度电液控制式微位移系统，包括呈“山”字型结构的基座以及执行机构，所述基座包括位于两侧的支撑臂和位于中间的凸台，两个所述支撑臂与所述凸台之间均设有凹部，所述执行机构的两端分别通过第二柔性铰链连接于两个所述支撑臂以及所述执行机构上对应两个所述凹部的位置分别设有第一柔性铰链；以及，所述基座的所述凹部设有电液放大模块，所述电液放大模块包括外缸套、变截面缸、塞套以及主驱动装置、辅驱动装置；其中，

所述外缸套的一端密封连接于所述凹部的底壁，所述塞套的一端密封并通过相应的所述第一柔性铰链连接于所述执行机构，所述塞套的另一端外侧与所述外缸套的另一端滑动密封连接，所述塞套的另一端内侧与所述变截面缸的一端滑动密封连接，所述变截面缸的另一端固定连接于所述凹部的底壁；所述变截面缸延伸入所述塞套的一端为开放端，所述辅驱动装置设于所述变截面缸的另一端内侧，所述主驱动装置设于所述变截面缸的另一端外侧；以及

所述主驱动装置包括一体式结构的主压电陶瓷驱动器和主圆环形挡板，所述主圆环形挡板通过主柔性铰链连接于所述外缸套和所述变截面缸；所述辅驱动装置包括一体式结构的辅压电陶瓷驱动器和辅圆形挡板，所述辅圆形挡板通过辅柔性铰链连接于所述变截面缸；所述主压电陶瓷驱动器和所述辅压电陶瓷驱动器均固定连接于所述凹部的底壁；

所述变截面缸包括大驱动段、放大段和微驱动段，所述微驱动段连接于所述凹部的底壁，所述大驱动段的直径大于所述微驱动段的直径，所述放大段的直径由所述大驱动段至所述微驱动段逐渐递减；

所述塞套和所述外缸套分别通过第一开关阀和第二开关阀连接于油箱。