[发明专利]二自由度进给装置及其应用

权利要求书

1.一种二自由度进给装置，其特征在于，包括：设置于机体内的动力单元以及一端与之相接触的放大机构，放大机构的另一端作为系统输出端以对机体外部的对象进行操作，其中：放大机构与动力单元相连以接收动力单元的驱动输出，当机体受到驱动进行转动时通过一个转动和/或外部磁场同时实现转动和平动两个自由度的运动；

所述的放大机构采用具有至少一个转动轴的连杆或连杆组或等效于回转轴方式的柔性铰链机构实现。

2.根据权利要求1所述的二自由度进给装置，其特征是，所述的放大机构包括：用于实现水平和竖直的力矩传输的连杆或连杆组和用于实现输入输出的力臂调整的转动轴，通过放大机构将动力单元的微位移放大并传输至机体外部的操作对象上；

所述的连杆组由若干首尾依次转动连接的刚体直杆组成，该刚体直杆为沿二自由度进给装置的水平设置或法向设置，回转轴设置于法向设置的刚体直杆上，通过调整与两端相邻刚体直杆的距离实现输出放大。

3.根据权利要求1或2所述的二自由度进给装置，其特征是，所述的放大机构为一级、二级或三级放大机构，其中：

一级放大机构包括：一根具有回转轴的刚体直杆，该直杆为法向设置并产生一级放大，其一端与动力单元点接触，另一端与系统输出端转动连接；

二级放大机构包括：三根首尾依次转动连接的刚体直杆和设置于第一和第三直杆上的回转轴，其中：第一和第三直杆为法向设置并产生二级放大，第二直杆为水平设置，第一直杆的一端与动力单元点接触，第三直杆的一端与系统输出端转动连接；

三级放大机构包括：五根首尾依次转动连接的刚体直杆和设置于第一、第三和第五直杆上的回转轴，其中：第一、第三和第五直杆为法向设置并产生三级放大，第二、第四直杆为水平设置。

4.根据权利要求3所述的二自由度进给装置，其特征是，所述的水平设置的刚体直杆上设有限位导向部件，该限位导向部件平行于刚体直杆设置于机体内并对刚体直杆的水平运动进行限位，从而防止能量在水平传递过程中发生法向上的损失。

5.根据权利要求1所述的二自由度进给装置，其特征是，所述的动力单元采用采用永磁体、固态伸缩体或电磁伸缩体，具有驱动和传感特性。

6.根据权利要求1或5所述的二自由度进给装置，其特征是，所述的动力单元，

当采用多个并/串联的复合压电材料单元实现时，以其中一个复合压电材料单元作为传感器，将采集到的压力信号转化为电信号输出至控制单元，其他复合压电材料单元依旧作为动力单元；

当采用多个并/串联的磁致伸缩单元实现时，以其中一个磁致伸缩单元作为传感器，将采集到的感生电流输出至控制单元以监测其他单元的工况，其他磁致伸缩单元依旧作为动力单元；

当采用复合压电材料单元与磁致伸缩单元混合并/串联实现时，以其中任一一个单元作为传感器，或以其中任意一种单元中的一个作为传感器，以实时监测同类单元的工作情况。

7.根据权利要求1所述的二自由度进给装置，其特征是，所述的机体内设有用于在一个方向上对放大机构提供弹力或拉力的预紧机构与放大机构相接触，使得放大机构保持特定位置的初始状态并消除传动过程中的间隙。

8.根据权利要求1所述的二自由度进给装置，其特征是，所述的机体外部设有初级线圈，对应机体内部设有次级线圈或磁场生成机构，初级线圈以无线的方式传输能量并通过次级线圈或磁场生成机构与动力单元相连以转化为动力单元驱动放大机构的力。

9.根据权利要求1所述的二自由度进给装置，其特征是，所述的机体外部设置永磁体外壳，次级线圈具有与永磁体外壳相对运动而产生切割磁力线的回转方向布置并相对转动。

10.一种基于上述任一权利要求所述二自由度进给装置的应用，其特征在于，将其设置于工件的待加工面并通过独立的电机驱动机体和/或外部电源驱动次级线圈实现对零件表面的高精度加工。