XYθ三自由度大行程高频响精密定位平台的制作方法

文档序号:12678700阅读:来源:国知局

技术特征:

1.XYθ三自由度大行程高频响精密定位平台,包括刚性基底(1),其特征在于:刚性基底(1)内侧分别和四个双层菱形位移放大机构(2)的外侧固定端连接,四个双层菱形位移放大机构(2)的内侧第一刚性输出端与柔性支链机构(4)连接,柔性支链机构(4)的第二刚性输出端与动平台(5)连接,动平台(5)中心有第二螺纹孔(6),第二螺纹孔(6)刚性连接被驱动对象,动平台(5)、柔性支链机构(4)、双层菱形位移放大机构(2)关于第二螺纹孔(6)旋转对称;

菱形位移放大机构(2)的内侧第一刚性输出端通过矩形梁(7)与刚性基底(1)连接,菱形位移放大机构(2)两侧第一刚性输入端与压电陶瓷(3)连接;

整个机构由一块钢板经电火花加工工艺一体化加工而成,机构内部空腔加工通透,空腔内部构件处于悬空状态。

2.根据权利要求1所述的XYθ三自由度大行程高频响精密定位平台,其特征在于:所述的菱形位移放大机构(2)是由外侧固定端(21)、内侧第一刚性输出端(22)、两侧第一刚性输入端(23)以及柔性臂(24)连接构成基于三角原理的位移放大机构,压电陶瓷(3)通过预紧力安装于两侧第一刚性输入端(23)之间,柔性臂(24)是双层结构,每层柔性臂的两端切割成圆形、椭圆或双曲线型柔性铰链以提高机构位移放大效果,压电陶瓷(3)利用逆压电效应输出横向位移和力,驱动柔性臂(24)产生弯曲变形进而在第一刚性输出端(22)处产生放大了的纵向输出位移和输出力。

3.根据权利要求1所述的XYθ三自由度大行程高频响精密定位平台,其特征在于:所述的柔性支链机构(4)是由第二刚性输出端(41)、约束梁(42)和两个柔性梁(43)组成的柔性机构,两个柔性梁(43)和约束梁(42)的一侧连接,关于约束梁(42)中点对称,第二刚性输出端(41)和约束梁(42)的另一侧连接,第二刚性输出端(41)与约束梁(42)中点存在一定偏距,第二刚性输出端(41)分别与动平台(5)四侧连接,第二刚性输出端(41)和动平台(5)的连接处与动平台(5)的中心存在偏距;四个第二刚性输出端(41)关于动平台(5)的中心旋转对称,动平台(5)与四个第二刚性输出端(41)形成‘田’字形结构。

4.根据权利要求1所述的XYθ三自由度大行程高频响精密定位平台,其特征在于:所述的刚性基底(1)四个角通过螺纹孔(8)与工作台面固定,动平台(5)的中心设有第二螺纹孔(6)作为第三刚性输出端。

5.根据权利要求1所述的XYθ三自由度大行程高频响精密定位平台,其特征在于:设四个菱形位移放大机构(2)的两个相邻菱形位移放大机构(2)的输出位移方向分别为X和Y方向,动平台(5)的中心为坐标原点,具体的三个自由度实现方法如下:

1)输出方向为Y方向的菱形位移放大机构(2)无位移输出,输出方向为X方向的菱形位移放大机构(2)的内侧第一刚性输出端同时沿着X轴正向或反向运动,在柔性支链机构(4)的解耦作用下,动平台(5)实现X轴的正向或反向运动,实现X方向的平动自由度;

2)Y方向的自由度实现与X方向自由度实现方式相同;

3)为了实现转动自由度,位于X轴负方向的菱形位移放大机构(2)的内侧第一刚性输出端向X轴负方向运动,位于X轴正方向的菱形位移放大机构(2)的内侧第一刚性输出端向X轴正方向运动,Y轴运动情况与X轴类似;由于柔性支链机构4的第二刚性输出端与动平台(5)的中心存在一定的偏距,且四个第二刚性输出端与动平台(5)组成‘田’字形结构,在四个菱形位移放大机构(2)同时运动下,实现动平台(5)的转动自由度。

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