专利名称：新型大位移精密微动工作台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于精密操作的微动工作台，具体涉及大位移精密微动工作台。
背景技术：
现有技术中，用于精密操作的大位移微动工作台，大都采用杠杆放大原理，由多个元件构成，存在结构复杂、占用空间大等缺陷。尤其是由于叠层陶瓷驱动体的伸缩量有限，在使用同一叠层陶瓷驱动并限制工作台外形大小的情况下，其输出位移比不是很令人满意的，而且二维或多维微动结构会更加复杂。
实用新型内容 针对现有技术之不足，本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、占用空间小，能获得较大位移输出比的新型大位移精密微动工作台。
本实用新型的目的是这样实现的新型大位移精密微动工作台，包括本体、叠层陶瓷、微动平台，其特征在于微动平台经柔性铰链与放大元连接；所述放大元由一对边为圆弧形，另一对边为平行的封闭金属薄板框架和与之内接的叠层陶瓷组成，叠层陶瓷连接电源线；放大元的两弧形板经柔性铰链分别与微动平台和本体连接；微动平台与放大元平行方向还设有弹性平行导板。
所述微动平台中还包含有第二放大元、第二微动平台。所述第二微动平台中还包含有第三放大元、第三微动平台。所述微动平台固定连接工作平台。所述微动平台、放大元、柔性铰链及弹性平行导板制为一体。
本实用新型采用弧曲放大原理，即位移放大元利用弧形板的形变，在X方向输入一小位移，在Y方向即获得一大位移输出；其运动的传导采用柔性铰链及弹性平行导板结构，消除传动环节中的误差；且叠层陶瓷自身位移分辨率较高、响应速度快，而放大元的弹性变形表现为位移输出，故实现了微动平台的高分辨率、高频响。它具有分辨率高、精度高、位移输出比大等特点，而且具有结构紧凑、体积小，对装配精度要求不高、造价低、可靠性强等优点。尤其是利用此方案可方便集成或模块式组合制成二维、三维或多维微动工作台。
图1是弧曲放大原理图。
图2是本实用新型一实施方式结构主视图。
图3是本实用新型第二实施方式内部结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的工作原理如图1所示，位移放大元采用弧曲原理，放大元由一对边为圆弧形，另一对边为平行的封闭金属薄板框架和与封闭弹性框架内接的叠层陶瓷体组成。图中F为叠层陶瓷对放大元两端的推力，L为叠层陶瓷的长度。当在X向(横向)输入一小位移SX、在Y向(竖向)即获得一大位移输出SY，其比值λ＝SX/SY(位移输出比)；因SX＜＜L，输出位移SY与输入位移SX近似成线性关系，根据弹性框架理论建立方程，可求出λ，λ的理想取值为5～14。由于该放大元除叠层陶瓷的四周壁壳外，没有多余的结构元，可见其结构是非常紧凑的，且当外形尺寸受限，叠层陶瓷确定的情况下，此结构能够获得更大的位移输出比λ。
如图2所示，本实用新型一具体实施方式
一维微动工作台，包括本体1、位移放大元2、微动平台3，其中位移放大元2由一对边为弧形薄板4、8，另一对边为平行板构成的封闭金属框体及与之内接的叠层陶瓷5组成，叠层陶瓷5连接电源线。微动平台3设于本体1的顶面上，微动平台3底部有支承6经柔性铰链7与位移放大元2的一弧形薄板4连接，位移放大元2的另一弧形薄板8经柔性铰链9连接本体1，微动平台3与放大元2平行方向还设有弹性平行导板10；此时微动平台3即为工作平面。微动平台3、放大元2中的封闭金属框体、柔性铰链及弹性平行导板制为一体。使用本工作台，将工件置于工作平面上，当向位移放大元的叠层陶瓷加电，叠层陶瓷即会发生形变(增长)使弧形板的弧度变化，通过柔性铰链的带动，工作平台随之发生位移。
如图3所示，为本实用新型的第二实施方式二维微动工作台，包括本体1、位移放大元2和第一微动平台11，第一微动平台11中又包含第二位移放大元12和第二微动平台13，(两个位移放大元的结构同实施例1)，微动平台11通过柔性铰链7与放大元2连接，微动平台11与位移放大元2平行方向的两侧还设有弹性平行导板10。第二位移放大元12与第二微动平台13的连接方式同前，第二微动平台上有螺孔14用于连接工作平台。同时向第一、第二放大元的两个叠层陶瓷驱动源加电可使第二微动平台在X、Y向动作(移动)同时完成，X、Y向互不干涉且不影响位移精度。利用此结构方案可集成或模块式组合制成三维或多维工作台。
本实用新型的微动平台、放大元的封闭金属框体、柔性铰链及弹性平行导板制为一体，即由整块金属经铣、钻和线切割等工艺加工形成自身连接的整体，加装叠层陶瓷和外壳即构成微动工作台。这样结构紧凑，且当外形尺寸受限，叠层陶瓷确定的情况下，此结构能够获得更大的位移输出比λ。
权利要求1.新型大位移精密微动工作台，包括本体、叠层陶瓷、微动平台，其特征在于微动平台由柔性铰链与放大元连接；所述放大元由一对边为弧形，另一对边为平行的封闭金属板框架和与之内接的叠层陶瓷组成，叠层陶瓷连接电源线；放大元的两弧形板经柔性铰链分别与微动平台和本体连接；微动平台与放大元平行方向还设有弹性平行导板。
2.根据权利要求1所述的大位移精密微动工作台，其特征在于所述微动平台中还包含有第二放大元、第二微动平台构成的第二方向微动系统。
3.根据权利要求2所述的大位移精密微动工作台，其特征在于所述第二微动平台中还包含有第三放大元、第三微动平台构成第三方向的微动系统。
4.根据权利要求2或3所述的大位移精密微动工作台，其特征在于所述第二微动平台或第三微动平台固定连接工作平台。
5.根据权利要求1、2或3所述的大位移精密微动工作台，其特征在于所述微动平台、放大元、柔性铰链及弹性平行导板制为一体。
6.根据权利要求4所述的大位移精密微动工作台，其特征在于所述微动平台、放大元、柔性铰链及弹性平行导板制为一体。
专利摘要新型大位移精密微动工作台，包括本体、叠层陶瓷、微动平台，其特征在于微动平台由柔性铰链与放大元连接；所述放大元由一对边为圆弧形，另一对边为平行的封闭金属薄板框架和与之内接的叠层陶瓷组成，叠层陶瓷连接电源线；放大元的两弧形板经柔性铰链分别与微动平台和本体连接；微动平台与放大元平行方向还设有弹性平行导板。本实用新型的放大元利用弧形板的形变，获得一大位移输出，由叠层陶瓷实现微动平台的高分辨率、高频响；还采用柔性铰链及弹性平行导板结构。具有分辨率高、精度高、位移输出比大等特点，而且具有结构紧凑、体积小，对装配精度要求不高、造价低、可靠性强等优点。
文档编号B25H1/00GK2587600SQ02245100
公开日2003年11月26日 申请日期2002年12月8日 优先权日2002年12月8日
发明者曾祥君, 刘光聪, 曾德平, 邹学平 申请人:中国电子科技集团公司第二十六研究所