专利名称：一种微动定位平台改变行程范围的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微动定位装置，特别涉及一种微动定位平台改变行程范围的装置。
背景技术：
随着科技的发展，在超精密加工、微电子工程、生物工程、纳米技术等领域都迫切需要亚微米级甚至纳米级的精密定位技术。现有的微动定位平台都仅仅具有一种行程的位移输出范围，当行程较大时，很难获得较高的输出位移精度；为了获得较高的微动定位平台输出位移精度，定位平台的输出位移行程往往较小。
发明内容本实用新型的目的是提供一种微动定位平台改变行程范围的装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型包括基座、变放大倍数杠杆、复合平行四杆导向机构和运动平台；运动平台安装在基座中部，复合平行四杆导向机构的第二组两个平行的柔性铰链，第四组两个平行的柔性铰链，第五组两个平行的柔性铰及第八组两个平行的柔性铰链分布于运动平台的四周；其中1)第一组两个柔性铰链的一端分别与基座第一边的两端铰接，第一组两个柔性铰链的另一端分别与第二组两个平行的柔性铰链的一端铰接，第二组两个平行的柔性铰链的另一端分别与运动平台的第一边铰接；2)第三组两个柔性铰链的一端分别与基座第二边的两端铰接，第三组两个柔性铰链的另一端分别与第二组两个平行的柔性铰链的一端铰接，第二组两个平行的柔性铰链的另一端分别与运动平台的第二边铰接；3)第六组两个柔性铰链的一端分别与基座第三边的两端铰接，第六组两个柔性铰链的另一端分别与第五组两个平行的柔性铰链的一端铰接，第五组两个平行的柔性铰链的另一端分别与运动平台的第三边铰接；4)第七组两个柔性铰链的一端分别与基座第四边的两端铰接，第七组两个柔性铰链的另一端分别与第八组两个平行的柔性铰链的一端铰接，第八组两个平行的柔性铰链的另一端分别与运动平台的第四边铰接；基座第三边一侧下方还开有与第六组两个柔性铰链平行的两个凹槽，第II压电陶瓷驱动器和第I压电陶瓷驱动器分别置于各自的凹槽中，在基座第二边中部向下设置变放大倍数杠杆，变放大倍数杠杆上部的输出铰链与第二组两个平行的柔性铰链中部相铰接，分别通过侧面的拧紧弹簧预紧螺钉使变放大倍数杠杆下部的一组两个输入铰链分别与第II压电陶瓷驱动器和第I压电陶瓷驱动器相接触。所述的第I驱动压电陶瓷驱动器的输入铰链处产生位移Y1，变放大倍数杠杆的输出铰链处产生位移Y，此时杠杆的放大倍数K=Y/Y1=L/L1，式中L为输出铰链至固定铰链的距离，LI为输入铰链至固定铰链的距离；当仅驱动第II压电陶瓷驱动器的输入铰链处产生位移Y2，变放大倍数杠杆的输出铰链处产生位移Y，此时杠杆的放大倍数K=Y/Y2=L/L2，式中=L为输出铰链至固定铰链的距离，L2为输入铰链至固定铰链的距离；由此通过驱动两个压电陶瓷驱动器改变杠杆的放大倍数，使微动定位平台具有不同位移输出行程。所述的变放大倍数杠杆 的固定铰链、一组两个输入铰链和输出铰链均为圆弧状柔性铰链；复合平行四杆导向机构的第一组两个柔性铰链，第二组两个柔性铰链，第三组两个柔性铰链，第四组两个柔性铰链，第五组两个柔性铰链，第六组两个柔性铰链，第七组两个柔性铰链和第八组两个柔性铰链均为叶状柔性铰链。本实用新型具有的有益效果是由于变放大倍数杠杆包括两个输入铰链，驱动靠近杠杆固定铰链压电陶瓷驱动器，此时杠杆具有较大的放大倍数，输出铰链处的输出位移较大，微动定位平台具有较大的输出位移行程；驱动靠近杠杆输出铰链压电陶瓷驱动器，此时杠杆具有较小的放大倍数，输出铰链处的输出位移较小。通过驱动不同的压电陶瓷驱动器达到改变杠杆的放大倍数的目的，使微动定位平台具有不同的输出位移行程。当要求微动定位平台具有较大的输出位移，而对精度要求不高时，可以选择较大位移输出行程；当要求微动平台具有较高的位移输出精度，而输出位移较小时，可以选择较小位移输出行程。
图I是本实用新型的整体机构原理图。图2是变放大倍数杠杆机构原理图。图中1-1，1-2-第一组两个柔性铰链，2-1，2-2-第二组两个平行柔性铰链，
3-1，3-2-第三组两个柔性铰链，9-基座，4-1，4-2-第四组两个平行柔性铰链，10-输出铰链，11-变放大倍数杠杆，5-1，5-2-第五组两个平行柔性铰链，12-1，12-2- 一组输入铰链，13-固定铰链，第I、第II -压电陶瓷驱动器，14-1，14-2-弹簧预紧螺钉，6-1，6-2-第六组两个柔性铰链，7-1，7-2-第七组两个柔性铰链，8-1，8-2-第八组两个平行柔性铰链，15-运动
T D O
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步说明如图I所示，本实用新型包括基座9、变放大倍数杠杆11、复合平行四杆导向机构和运动平台15 ;运动平台15安装在基座9中部，复合平行四杆导向机构的第二组两个平行的柔性铰链2-1、2-2，第四组两个平行的柔性铰链4-1、4-2，第五组两个平行的柔性铰5_1、5-2及第八组两个平行的柔性铰链8-1、8-2分布于运动平台的四周；其中I)第一组两个柔性铰链1-1、1_2的一端分别与基座9第一边的两端铰接，第一组两个柔性铰链1-1、1_2的另一端分别与第二组两个平行的柔性铰链2-1、2-2的一端铰接，第二组两个平行的柔性铰链2-1、2-2的另一端分别与运动平台(15)的第一边铰接；2)第三组两个柔性铰链3-1、3_2的一端分别与基座9第二边的两端铰接，第三组两个柔性铰链3-1、3-2的另一端分别与第二组两个平行的柔性铰链4-1、4-2的一端铰接，第二组两个平行的柔性铰链4-1、4-2的另一端分别与运动平台15的第二边铰接；[0022]3)第六组两个柔性铰链6-1、6_2的一端分别与基座9第三边的两端铰接，第六组两个柔性铰链6-1、6-2的另一端分别与第五组两个平行的柔性铰链5-1、5-2的一端铰接，第五组两个平行的柔性铰链5-1、5-2的另一端分别与运动平台(15)的第三边铰接；4)第七组两个柔性铰链7-1、7_2的一端分别与基座9第四边的两端铰接，第七组两个柔性铰链7-1、7-2的另一端分别与第八组两个平行的柔性铰链8-1、8-2的一端铰接，第八组两个平行的柔性铰链8-1、8-2的另一端分别与运动平台15的第四边铰接；基座9第三边一侧下方还开有与第六组两个柔性铰链6-1、6_2平行的两个凹槽，第II压电陶瓷驱动器和第I压电陶瓷驱动器分别置于各自的凹槽中，在基座9第二边中部向下设置变放大倍数杠杆11，变放大倍数杠杆11上部的输出铰链13与第二组两个平行的柔性铰链4-1、4-2中部相铰接，分别通过侧面的拧紧弹簧预紧螺钉14-1、14-2使变放大倍数杠杆11下部的一组两个输入铰链12-1、12-2分别与第II压电陶瓷驱动器和第I压电陶瓷驱动器相接触。所述的变放大倍数杠杆的固定铰链13、一组两个输入铰链12-1、12-2和输出铰链10均为圆弧状柔性铰链；复合平行四杆导向机构的第一组两个柔性铰链1-1、1-2，第二组两个柔性铰链2-1、2-2，第三组两个柔性铰链3-1、3-2，第四组两个柔性铰链4-1、4-2，第五组两个柔性铰链5-1、5-2，第六组两个柔性铰链6-1、6-2，第七组两个柔性铰链7_1、7_2和第八组两个柔性铰链8-1、8-2均为叶状柔性铰链。如图I、图2所示，第I压电陶瓷驱动器放置于基座的一个凹槽中，通过拧紧弹簧预紧螺钉14-1使第I压电陶瓷驱动器紧靠在放大杠杆输入铰链12-2处。第II压电陶瓷驱动器平行于第I压电陶瓷驱动器放置于基座的另一个凹槽中，通过拧紧弹簧预紧螺钉14-2使第II压电陶瓷驱动器紧靠在放大杠杆输入铰链12-1处。所述的第I驱动压电陶瓷驱动器的输入铰链12-2处产生位移Yl，变放大倍数杠杆的输出铰链10处产生位移Y，此时杠杆的放大倍数K=Y/Y1=L/L1，式中L为输出铰链10至固定铰链13的距离，LI为输入铰链12_2至固定铰链13的距离；当仅第II驱动压电陶瓷驱动器的输入铰链12-1处产生位移Y2，变放大倍数杠杆的输出铰链10处产生位移Y，此时杠杆的放大倍数K=Y/Y2=L/L2，式中L为输出铰链10至固定铰链13的距离，L2为输入铰链12-1至固定铰链13的距离；由此通过驱动两个压电陶瓷驱动器改变杠杆的放大倍数，使微动定位平台具有不同位移输出行程。
权利要求1.一种微动定位平台改变行程范围的装置，包括基座(9)、变放大倍数杠杆(11)、复合平行四杆导向机构和运动平台(15);运动平台(15)安装在基座(9)中部，复合平行四杆导向机构的第二组两个平行的柔性铰链(2-1、2-2)，第四组两个平行的柔性铰链(4-1、4-2)，第五组两个平行的柔性铰(5-1、5-2)及第八组两个平行的柔性铰链(8-1、8-2)分布于运动平台的四周；其中 1)第一组两个柔性铰链(1-1、1_2)的一端分别与基座(9)第一边的两端铰接，第一组两个柔性铰链(1-1、1_2)的另一端分别与第二组两个平行的柔性铰链(2-1、2-2)的一端铰接，第二组两个平行的柔性铰链(2-1、2-2)的另一端分别与运动平台(15)的第一边铰接； 2)第三组两个柔性铰链(3-1、3-2)的一端分别与基座(9)第二边的两端铰接，第三组两个柔性铰链(3-1、3-2)的另一端分别与第二组两个平行的柔性铰链(4-1、4-2)的一端铰接，第二组两个平行的柔性铰链(4-1、4-2)的另一端分别与运动平台(15)的第二边铰接； 3)第六组两个柔性铰链(6-1、6-2)的一端分别与基座(9)第三边的两端铰接，第六组两个柔性铰链(6-1、6-2)的另一端分别与第五组两个平行的柔性铰链(5-1、5-2)的一端铰接，第五组两个平行的柔性铰链(5-1、5-2)的另一端分别与运动平台(15)的第三边铰接； 4)第七组两个柔性铰链(7-1、7-2)的一端分别与基座(9)第四边的两端铰接，第七组两个柔性铰链(7-1、7-2)的另一端分别与第八组两个平行的柔性铰链(8-1、8-2)的一端铰接，第八组两个平行的柔性铰链(8-1、8-2)的另一端分别与运动平台(15)的第四边铰接；其特征在于 基座(9)第三边ー侧下方还开有与第六组两个柔性铰链(6-1、6-2)平行的两个凹槽，第II压电陶瓷驱动器和第I压电陶瓷驱动器分别置于各自的凹槽中，在基座(9)第二边中部向下设置变放大倍数杠杆(11)，变放大倍数杠杆(11)上部的输出铰链(10)与第二组两个平行的柔性铰链(4-1、4-2)中部相铰接，分别通过侧面的拧紧弹簧预紧螺钉(14-1、14-2)使变放大倍数杠杆(11)下部的ー组两个输入铰链(12-1、12-2)分别与第II压电陶瓷驱动器和第I压电陶瓷驱动器相接触。
2.根据权利要求I所述的ー种微动定位平台改变行程范围的装置，其特征在于所述的第I压电陶瓷驱动器，输入铰链(12-2)处产生位移Y1，变放大倍数杠杆的输出铰链(10 )处产生位移Y，此时杠杆的放大倍数K=Y/Y I =L/L I，式中L为输出铰链(10)至固定铰链(13)的距离，LI为输入铰链(12-2)至固定铰链(13)的距离；所述的第II压电陶瓷驱动器，输入铰链12-1处产生位移Y2，变放大倍数杠杆的输出铰链(10)处产生位移Y，此时杠杆的放大倍数K = Y/Y2 = L/L2，式中L为输出铰链(10 )至固定铰链(13 )的距离，L2为输入铰链(12-1)至固定铰链(13)的距离；由此通过驱动两个压电陶瓷驱动器改变杠杆的放大倍数，使微动定位平台具有不同位移输出行程。
3.根据权利要求2所述的ー种微动定位平台改变行程范围的装置，其特征在于所述的变放大倍数杠杆的固定铰链(13)、ー组两个输入铰链(12-1、12-2)和输出铰链(10)均为圆弧状柔性铰链；复合平行四杆导向机构的第一组两个柔性铰链(1-1、1-2)，第二组两个柔性铰链(2-1、2-2 )，第三组两个柔性铰链(3-1、3-2 )，第四组两个柔性铰链(4-1、4-2 )，第五组两个柔性铰链(5-1、5-2)，第六组两个柔性铰链(6-1、6-2)，第七组两个柔性铰链(7-1、7-2)和第八组两个柔性铰链(8-1、8-2)均为叶状柔性铰链。
专利摘要本实用新型公开了一种微动定位平台改变行程范围的装置。该装置由基座、变放大倍数杠杆、复合平行四杆导向机构以及运动平台构成。基座的下方还开有两个平行的凹槽，两个压电陶瓷驱动器分别置于各自的凹槽中，在基座中部向下设置变放大倍数杠杆，变放大倍数杠杆上部的输出铰链与两个平行的柔性铰链中部相铰接，分别通过预紧螺钉使变放大倍数杠杆下部的两个输入铰链分别与两压电陶瓷驱动器相接触。变放大倍数杠杆具有一个固定铰链与基座相连接，两个输入铰链可独立接收压电陶瓷驱动器的输入位移，将放大后的位移输出至运动平台，使平台的输出位移具有两种行程范围，从而实现小行程高精度、或精度要求稍低但行程要求较大的复合行程范围功能。
文档编号G12B5/00GK202662295SQ20122021514
公开日2013年1月9日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者王文, 贺瑶, 卢科青 申请人:浙江大学