[发明专利]一种具有精确约束的桥式柔性位移放大机构

说明书

一种具有精确约束的桥式柔性位移放大机构，包括上半桥柔性放大模块、下半桥柔性放大模块、刚性连接块和驱动器；上半桥柔性放大模块和下半桥柔性放大模块均设置在两个刚性连接块之间，形成环形框架，驱动器设置在环形框架内的两个刚性连接块之间；本发明对桥式柔性位移放大机构进行精确约束设计；本发明运动学上精确约束，结构简单紧凑，运动稳定可靠；本发明本体结构可以整体加工，无需装配。

技术领域

本发明属于精密驱动与传动领域，特别涉及一种具有精确约束的桥式柔性位移放大机构。

背景技术

微纳米定位技术是实现微纳米操控和微纳米测量的基础。微纳的定位驱动器，如压电叠堆驱动器，其最大输出位移通常只有几微米到几十微米，难以满足实际操控和测量的需求，因此需要利用柔性位移放大机构(如桥式柔性位移放大机构)将位移放大到毫米量级。

经典桥式柔性位移放大机构的设计属于欠约束设计，这种设计不但存在较大的寄生位移，而且抗干扰能力差；复合型桥式柔性位移放大机构则属于过约束设计，这种设计对制造和装配误差要求极高，微小的加工偏差会导致驱动器卡滞、甚至损坏驱动器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有精确约束的桥式柔性位移放大机构，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有精确约束的桥式柔性位移放大机构，包括上半桥柔性放大模块、下半桥柔性放大模块、刚性连接块和驱动器；上半桥柔性放大模块和下半桥柔性放大模块均设置在两个刚性连接块之间，形成环形框架，驱动器设置在环形框架内的两个刚性连接块之间；

上半桥柔性放大模块和下半桥柔性放大模块结构相同，上半桥柔性放大模块包括柔性支链和中间块；柔性支链设置在中间块的两侧，一侧的柔性支链个数为两个，另一侧个数为一个。

进一步的，柔性支链为集中柔度式支链或分布柔度式支链。

进一步的，集中柔度式支链两端部均两侧对称开设有槽口，槽口内侧形成柔性铰链。

进一步的，分布柔度式支链为一整段柔性梁。柔性梁为长梁或簧片。

进一步的，上半桥柔性放大模块和下半桥柔性放大模块的单柔性支链在同侧或异侧。

进一步的，下半桥柔性放大模块的中间块与机架相连，上半桥柔性放大模块的中间块为整个机构的输出端。

进一步的，驱动器两端与两刚性连接块固定连接，驱动器提供直线式输入使两刚性连接块背离或趋近运动。

进一步的，驱动器为压电叠堆驱动器、磁致伸缩驱动器或直线音圈电机。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明通过直线驱动器为刚性连接块提供1个水平位移输入推动上半桥柔性放大模块和下半桥柔性放大模块，而上半桥柔性放大模块和下半桥柔性放大模块的等效平面机构对应的自由度均为1，输入数等于自由度数，即机构的自由度数整好等于机构的驱动器数(对本发明二者都等于1)，既不欠约束也不过约束，对于精密机械设计而言是保证运动稳定、顺畅的关键，可使机构的运动更加稳定可靠。

本发明本体结构可以整体加工，无需装配。

附图说明

图1为本发明集中柔度式结构示意图(上下半桥中心对称)；

图2为本发明集中柔度式结构示意图(上下半桥镜像对称)；

图3为本发明的等效机构简图；

图4为本发明分布柔度式结构示意图(上下半桥中心对称)；

图5为本发明分布柔度式结构示意图(上下半桥镜像对称)；