专利名称：宏／微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种运动定位系统，属于工业运动定位技术领域，具体涉及一种宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统。
背景技术：
目前，在集成电路(IC)、微机电系统(MEMS)封装领域中所使用的运动定位系统存在以下问题一、采用串联结构的XY工作台方式，由于上层平台作为基层平台的工作负载，基层平台的直线运动惯量大，制约了整个系统的运动加速度和速度，系统的有效负载及工作效率低；二、采用并联结构XY工作台方式，需要采用XY轴直线运动的解耦装置，其结构设计要求高刚度、低摩擦，而二者之间的矛盾限制了系统运动性能的进一步提高；三、旋转电机驱动的多关节并联杆机构，仅仅通过改善杆的结构、材料来提高末端执行器竖直方向的刚度，并只采用驱动关节端的半反馈运动控制，此结构限制了整个系统定位精度的进一步提高。
发明内容
本发明的目的是为解决现有的IC/MEMS封装领域中的运动定位系统采用串联结构存在基层平台的直线运动惯量大，制约了整个系统的运动加速度和速度，系统的有效负载及工作效率低；采用并联结构存在解耦装置结构设计困难，限制了系统运动性能的进一步提高；采用旋转电机驱动的多关节并联杆机构存在末端执行器竖直方向的刚度差，且只能采用半反馈运动控制，定位精度不高问题而提供的一种宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统。它包括基座1、X轴直线驱动装置2、Y轴直线驱动装置3、X轴直线导轨、Y轴直线导轨、X轴直线光栅4、Y轴直线光栅5；它还包括X轴导轨支座6、Y轴导轨支座7、X轴移动平台总成8、Y轴移动平台总成9、X轴末端平台10、Y轴末端平台11、X轴平行连杆机构12、Y轴平行连杆机构13、气浮支座14、末端输出平台15；基座1的对顶角上分别固定有X轴导轨支座6和Y轴导轨支座7，X轴导轨支座6的轴线与Y轴导轨支座7的轴线交点处的基座1上固定有气浮支座14，气浮支座14的上端面与末端输出平台15的下端面固定连接，X轴导轨支座6内的基座1上固定有X轴直线驱动装置2，Y轴导轨支座7内的基座1上固定有Y轴直线驱动装置3，X轴直线驱动装置2的轴线与Y轴直线驱动装置3的轴线垂直，X轴直线驱动装置2的两端分别与X轴移动平台总成8固定连接，Y轴直线驱动装置3的两端分别与Y轴移动平台总成9固定连接，X轴导轨支座6的凹槽内固定有X轴直线导轨，Y轴导轨支座7的凹槽内固定有Y轴直线导轨，X轴直线导轨上装有X轴移动平台总成8，Y轴直线导轨上装有Y轴移动平台总成9，X轴移动平台总成8与固定在末端输出平台15上的X轴末端平台10之间铰接有X轴平行连杆机构12，Y轴移动平台总成9与固定在末端输出平台15上的Y轴末端平台11之间铰接有Y轴平行连杆机构13，X轴移动平台总成8中的X轴下层大移动平台8-9的外侧具有X轴直线光栅4，Y轴移动平台总成9中的Y轴下层大移动平台9-9的外侧具有Y轴直线光栅5；所述的末端输出平台15内的平面光栅尺15-1的上面具有平面光栅读数头15-2。
本发明具有以下有益效果一、本发明为克服现有IC/MEMS封装设备中平面定位机构惯性大，运动加速度和速度低，定位精度低等不足，采用固定在基座上正交配置的X轴直线驱动装置和Y轴直线驱动装置作为宏驱动器直接驱动X轴移动平台总成和Y轴移动平台总成高速运动，并通过与X轴移动平台总成和X轴末端平台之间铰接的X轴平行连杆机构及Y轴移动平台总成和Y轴末端平台之间铰接的Y轴平行连杆机构构成新型平面并联连杆机构，合成末端输出平台的二维平面运动，其并联连杆机构的刚度大、负载能力大、定位精度高。二、X轴直线驱动装置和Y轴直线驱动装置采用正交的配置方式比其它配置方式可获得更好的运动学性能和动力学性能。三、本发明基于宏/微双重驱动思想的指导，采用直线驱动装置直接驱动新型平面并联连杆机构，实现了末端输出平台的大行程(几十毫米)、高加速度(十几G，1G＝9.8m/s2)的二维平面宏动。四、采用直线光栅与平面光栅双反馈方式即利用X轴直线光栅反馈X轴直线驱动装置的直线位置信号，利用Y轴直线光栅反馈Y轴直线驱动装置的直线位置信号，实现半闭环控制的高速度平面定位；利用平面光栅尺和平面光栅读数头组成的平面光栅反馈末端输出平台的平面位置信号，实现定位机构的全闭环控制的高分辨率/高精度的平面定位。五、末端输出平台采用气浮支撑平台支撑，可减小杆件变形对系统定位精度的影响，实现末端输出平台在竖直方向的高刚度。六、气浮平台与平面光栅测量系统的一体化设计，不但实现了末端输出平台的高刚度无摩擦支撑，而且还实现了定位机构的全闭环位置的反馈控制。七、该定位系统具有结构简单、安装调整方便、定位精度高，可大范围、高加速度运动的优点。
图1是本发明的主视方向的正等轴测图，图2是图1的后视方向的正等轴测图，图3是末端输出平台15分别与X轴末端平台10、Y轴末端平台11及气浮支座14固定连接的主视图，图4是图3的俯视图，图5是微动平台24的主视图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式由基座1、X轴直线驱动装置2、Y轴直线驱动装置3、X轴直线导轨、Y轴直线导轨、X轴直线光栅4、Y轴直线光栅5、X轴导轨支座6、Y轴导轨支座7、X轴移动平台总成8、Y轴移动平台总成9、X轴末端平台10、Y轴末端平台11、X轴平行连杆机构12、Y轴平行连杆机构13、气浮支座14、末端输出平台15组成；基座1的对顶角上分别固定有X轴导轨支座6和Y轴导轨支座7，X轴导轨支座6的轴线与Y轴导轨支座7的轴线交点处的基座1上固定有气浮支座14，气浮支座14的上端面与末端输出平台15的下端面固定连接，X轴导轨支座6内的基座1上固定有X轴直线驱动装置2，Y轴导轨支座7内的基座1上固定有Y轴直线驱动装置3，X轴直线驱动装置2的轴线与Y轴直线驱动装置3的轴线垂直，X轴直线驱动装置2的两端分别与X轴移动平台总成8固定连接，Y轴直线驱动装置3的两端分别与Y轴移动平台总成9固定连接，X轴导轨支座6的凹槽内固定有X轴直线导轨，Y轴导轨支座7的凹槽内固定有Y轴直线导轨，X轴直线导轨上装有X轴移动平台总成8，Y轴直线导轨上装有Y轴移动平台总成9，X轴移动平台总成8与固定在末端输出平台15上的X轴末端平台10之间铰接有X轴平行连杆机构12，Y轴移动平台总成9与固定在末端输出平台15上的Y轴末端平台11之间铰接有Y轴平行连杆机构13，X轴移动平台总成8中的X轴下层大移动平台8-9的外侧具有X轴直线光栅4，Y轴移动平台总成9中的Y轴下层大移动平台9-9的外侧具有Y轴直线光栅5；所述的末端输出平台15内的平面光栅尺15-1的上面具有平面光栅读数头15-2。
具体实施方式
二结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的X轴直线导轨由X轴上层左直线导轨16、X轴上层右直线导轨17、X轴下层左直线导轨18和X轴下层右直线导轨19组成；X轴上层左直线导轨16固装在X轴导轨支座6的左上端凹槽6-1内，X轴上层右直线导轨17固装在X轴导轨支座6的右上端凹槽6-2内，X轴下层左直线导轨18固装在X轴导轨支座6的左下端凹槽6-3内，X轴下层右直线导轨19固装在X轴导轨支座6的右下端凹槽6-4内。采用X轴双层直线导轨可保证X轴移动平台总成8在X轴直线驱动装置2的驱动下沿X轴直线导轨高刚度运动。其它组成及连接关系与具体实施方式
三结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的Y轴直线导轨由Y轴上层左直线导轨20、Y轴上层右直线导轨21、Y轴下层左直线导轨22和Y轴下层右直线导轨23组成；Y轴上层左直线导轨20固装在Y轴导轨支座7的左上端凹槽7-1内，Y轴上层右直线导轨21固装在Y轴导轨支座7的右上端凹槽7-2内，Y轴下层左直线导轨22固装在Y轴导轨支座7的左下端凹槽7-3内，Y轴下层右直线导轨23固装在Y轴导轨支座7的右下端凹槽7-4内。采用Y轴双层直线导轨可保证Y轴移动平台总成9在Y轴直线驱动装置3的驱动下沿Y轴直线导轨高刚度运动。其它组成及连接关系与具体实施方式
四结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的X轴移动平台总成8由X轴移动平台8-1、X轴连接平台8-2、X轴左支架8-3、X轴右支架8-4、X轴上层左滑块8-5、X轴上层右滑块8-6、X轴下层左滑块8-7、X轴下层右滑块8-8、X轴下层大移动平台8-9、X轴下层小移动平台8-10组成；X轴连接平台8-2固定在X轴移动平台8-1上，X轴移动平台8-1的左端面与X轴左支架8-3的右端面的上端固定连接，X轴移动平台8-1的右端面与X轴右支架8-4的左端面的上端固定连接，X轴移动平台8-1的下端面的左凹槽内固定装有X轴上层左滑块8-5，X轴移动平台8-1的下端面的右侧固定装有X轴上层右滑块8-6，X轴上层左滑块8-5装在X轴上层左直线导轨16上，X轴上层右滑块8-6装在X轴上层右直线导轨17上，X轴左支架8-3的下端面与X轴下层小移动平台8-10固定连接，X轴下层小移动平台8-10的下端面的凹槽内固定装有X轴下层左滑块8-7，X轴下层左滑块8-7装在X轴下层左直线导轨18上，X轴右支架8-4的下端面与X轴下层大移动平台8-9固定连接，X轴下层大移动平台8-9的下端面的凹槽内固定装有X轴下层右滑块8-8，X轴下层右滑块8-8装在X轴下层右直线导轨19上，X轴直线驱动装置2上的左电机线圈2-1与X轴左支架8-3固定连接，X轴直线驱动装置2上的右电机线圈2-2与X轴右支架8-4固定连接。采用此结构的X轴移动平台总成8具有结构简单，整体刚度大的优点，可保证X轴移动平台总成8的高加速度运动。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的Y轴移动平台总成9由Y轴移动平台9-1、Y轴连接平台9-2、Y轴左支架9-3、Y轴右支架9-4、Y轴上层左滑块9-5、Y轴上层右滑块9-6、Y轴下层左滑块9-7、Y轴下层右滑块9-8、Y轴下层大移动平台9-9、Y轴下层小移动平台9-10组成；Y轴连接平台9-2固定在Y轴移动平台9-1上，Y轴移动平台9-1的左端面与Y轴左支架9-3的右端面的上端固定连接，Y轴移动平台9-1的右端面与Y轴右支架9-4的左端面的上端固定连接，Y轴移动平台9-1下端面的左凹槽内固定装有Y轴上层左滑块9-5，Y轴移动平台9-1下端面的右侧固定装有Y轴上层右滑块9-6，Y轴上层左滑块9-5装在Y轴上层左直线导轨20上，Y轴上层右滑块9-6装在Y轴上层右直线导轨21上，Y轴左支架9-3的下端面与Y轴下层大移动平台9-9固定连接，Y轴下层大移动平台9-9的下端面的凹槽内固定有Y轴下层左滑块9-7，Y轴下层左滑块9-7装在Y轴下层左直线导轨22上，Y轴右支架9-4的下端面与Y轴下层小移动平台9-10固定连接，Y轴下层小移动平台9-10的下端面的凹槽内固定装有Y轴下层右滑块9-8，Y轴下层右滑块9-8装在Y轴下层右直线导轨23上，Y轴直线驱动装置3上的左电机线圈3-1与Y轴左支架9-3固定连接，Y轴直线驱动装置3上的右电机线圈3-2与Y轴右支架9-4固定连接。采用此结构的Y轴移动平台总成9具有结构简单，整体刚度大的优点，可保证Y轴移动平台总成9的高加速度运动。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六结合图3、图4说明本实施方式，本实施方式的末端输出平台15由平面光栅和气浮平台组成；平面光栅由平面光栅尺15-1、平面光栅读数头15-2组成；气浮平台由气浮块15-3和气浮支撑平台15-4组成；气浮支撑平台15-4的上端面的凹槽内固定装有平面光栅尺15-1，气浮支撑平台15-4的上端面通过高压气膜支撑气浮块15-3，气浮块15-3的轴孔内固装有平面光栅读数头15-2，气浮块15-3的侧壁上分别固定有X轴末端平台10和Y轴末端平台11。利用平面光栅尺15-1和平面光栅读数头15-2反馈末端输出平台15的平面位置信号，实现定位机构的全闭环控制的高分辨率/高精度的平面定位。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
七结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的X轴平行连杆机构12由X轴左连杆12-1、X轴右连杆12-2、第一转动副12-3、第二转动副12-4、第三转动副12-5、第四转动副12-6组成；X轴左连杆12-1的一端通过第一转动副12-3与X轴连接平台8-2铰接，X轴左连杆12-1的另一端通过第二转动副12-4与X轴末端平台10铰接，X轴右连杆12-2的一端通过第三转动副12-5与X轴连接平台8-2铰接，X轴右连杆12-2的另一端通过第四转动副12-6与X轴末端平台10铰接，X轴左连杆12-1与X轴右连杆12-2平行放置，由X轴连接平台8-2、X轴左连杆12-1、X轴右连杆12-2和X轴末端平台10组成X轴平行四边形连杆机构。其它组成及连接关系与具体具体实施方式
八结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的Y轴平行连杆机构13由Y轴左连杆13-1、Y轴右连杆13-2、第五转动副13-3、第六转动副13-4、第七转动副13-5、第八转动13-6副组成；Y轴左连杆13-1的一端通过第五转动副13-3与Y轴连接平台9-2铰接，Y轴左连杆13-1的另一端通过第六转动副13-4与Y轴末端平台11铰接，Y轴右连杆13-2的一端通过第七转动副13-5与Y轴连接平台9-2铰接，Y轴右连杆13-2的另一端通过第八转动副13-6与Y轴末端平台11铰接，Y轴左连杆13-1与Y轴右连杆13-2平行放置，由Y轴连接平台9-2、Y轴左连杆13-1、Y轴右连杆13-2和Y轴末端平台11组成Y轴平行四边形连杆机构。该机构与X轴平行连杆机构12配合使用，可使末端输出平台15的姿态在工作空间的任何位置上保持不变。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
九结合图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一的不同点是本实施方式还增加有微动平台24；微动平台24与气浮块15-3固定连接；所述的微动平台24由X轴压电陶瓷驱动器24-1、X轴位移放大机构24-2、X轴台体24-3、Y轴压电陶瓷驱动器24-4、Y轴位移放大机构24-5、Y轴台体24-6组成；X轴压电陶瓷驱动器24-1装在X轴位移放大机构24-2的左侧壁上并与X轴位移放大机构24-2铰接，X轴位移放大机构24-2装在X轴台体24-3的左侧壁上并与X轴台体24-3铰接，Y轴台体24-6的下端面固定在X轴台体24-3的中心孔内，Y轴位移放大机构24-5装在Y轴台体24-6的后侧壁上并与Y轴台体24-6铰接，Y轴压电陶瓷驱动器24-4装在Y轴位移放大机构24-5的后侧壁上并与Y轴位移放大机构24-5铰接。X轴压电陶瓷驱动器24-1通电产生X方向的微小位移，通过X轴位移放大机构24-2驱动X轴台体24-3产生X方向的位移，由于Y轴台体24-6固定在X轴台体24-3上，因此Y轴台体24-6也同样产生X方向的位移；Y轴压电陶瓷驱动器24-4通电产生Y方向的微小位移，通过Y轴位移放大机构24-5驱动Y轴台体24-6产生Y方向的位移，这样末端输出平台15就可以实现二维平面运动，由于二维微动平台24集成在末端输出平台15上，因而可对末端输出平台15进行精确定位。微动平台24上的所有铰链连接处均为柔性铰链连接，由X轴压电陶瓷驱动器24-1和Y轴压电陶瓷驱动器24-4驱动的二维微动平台24集成在末端输出平台15上，从而实现了末端输出平台15的纳米级分辨率及高频响动态补偿系统的定位误差。微动平台24与X轴直线驱动装置2、Y轴直线驱动装置3、X轴移动平台总成8、Y轴移动平台总成9、X轴平行连杆机构12、Y轴平行连杆机构13、末端输出平台15组合使用可满足集成电路(IC)、微机电系统(MEMS)封装领域中迫切需要大行程(几十毫米)、高加速度(十几G，1G＝9.8m/s2)和高精度(分辨率为纳米级、定位精度为亚微米级)的运动定位系统的需要。
具体实施方式
十结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的X轴直线驱动装置2和Y轴直线驱动装置3采用直线音圈电机。可有效避免采用滚珠丝杠传动环节带来的惯量大、回程间隙和刚度不足等缺点，并可实现大范围、高速度运动。每个直线音圈电机直接与移动平台总成中的两个支架直接连接，无需其它传动环节。采用直线音圈电机直接驱动新型平面并联连杆机构，实现了末端输出平台15的大行程(几十毫米)、高加速度(十几G)的二维平面宏动。
具体实施方式
十一结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的末端输出平台15的工作空间的中心点选在两个垂直放置的直线音圈电机轴线的交点处。可使末端输出平台15获得更好的运动学性能和动力学性能。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
权利要求
1.一种宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，它包括基座(1)、X轴直线驱动装置(2)、Y轴直线驱动装置(3)、X轴直线导轨、Y轴直线导轨、X轴直线光栅(4)、Y轴直线光栅(5)；其特征在于它还包括X轴导轨支座(6)、Y轴导轨支座(7)、X轴移动平台总成(8)、Y轴移动平台总成(9)、X轴末端平台(10)、Y轴末端平台(11)、X轴平行连杆机构(12)、Y轴平行连杆机构(13)、气浮支座(14)、末端输出平台(15)；基座(1)的对顶角上分别固定有X轴导轨支座(6)和Y轴导轨支座(7)，X轴导轨支座(6)的轴线与Y轴导轨支座(7)的轴线交点处的基座(1)上固定有气浮支座(14)，气浮支座(14)的上端面与末端输出平台(15)的下端面固定连接，X轴导轨支座(6)内的基座(1)上固定有X轴直线驱动装置(2)，Y轴导轨支座(7)内的基座(1)上固定有Y轴直线驱动装置(3)，X轴直线驱动装置(2)的轴线与Y轴直线驱动装置(3)的轴线垂直，X轴直线驱动装置(2)的两端分别与X轴移动平台总成(8)固定连接，Y轴直线驱动装置(3)的两端分别与Y轴移动平台总成(9)固定连接，X轴导轨支座(6)的凹槽内固定有X轴直线导轨，Y轴导轨支座(7)的凹槽内固定有Y轴直线导轨，X轴直线导轨上装有X轴移动平台总成(8)，Y轴直线导轨上装有Y轴移动平台总成(9)，X轴移动平台总成(8)与固定在末端输出平台(15)上的X轴末端平台(10)之间铰接有X轴平行连杆机构(12)，Y轴移动平台总成(9)与固定在末端输出平台(15)上的Y轴末端平台(11)之间铰接有Y轴平行连杆机构(13)，X轴移动平台总成(8)中的X轴下层大移动平台(8-9)的外侧具有X轴直线光栅(4)，Y轴移动平台总成(9)中的Y轴下层大移动平台(9-9)的外侧具有Y轴直线光栅(5)；所述的末端输出平台(15)内的平面光栅尺(15-1)的上面具有平面光栅读数头(15-2)。
2.根据权利要求1所述的宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，其特征在于所述的X轴直线导轨由X轴上层左直线导轨(16)、X轴上层右直线导轨(17)、X轴下层左直线导轨(18)和X轴下层右直线导轨(19)组成；X轴上层左直线导轨(16)固装在X轴导轨支座(6)的左上端凹槽(6-1)内，X轴上层右直线导轨(17)固装在X轴导轨支座(6)的右上端凹槽(6-2)内，X轴下层左直线导轨(18)固装在X轴导轨支座(6)的左下端凹槽(6-3)内，X轴下层右直线导轨(19)固装在X轴导轨支座(6)的右下端凹槽(6-4)内。
3.根据权利要求1所述的宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，其特征在于所述的Y轴直线导轨由Y轴上层左直线导轨(20)、Y轴上层右直线导轨(21)、Y轴下层左直线导轨(22)和Y轴下层右直线导轨(23)组成；Y轴上层左直线导轨(20)固装在Y轴导轨支座(7)的左上端凹槽(7-1)内，Y轴上层右直线导轨(21)固装在Y轴导轨支座(7)的右上端凹槽(7-2)内，Y轴下层左直线导轨(22)固装在Y轴导轨支座(7)的左下端凹槽(7-3)内，Y轴下层右直线导轨(23)固装在Y轴导轨支座(7)的右下端凹槽(7-4)内。
4.根据权利要求1所述的宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，其特征在于所述的X轴移动平台总成(8)由X轴移动平台(8-1)、X轴连接平台(8-2)、X轴左支架(8-3)、X轴右支架(8-4)、X轴上层左滑块(8-5)、X轴上层右滑块(8-6)、X轴下层左滑块(8-7)、X轴下层右滑块(8-8)、X轴下层大移动平台(8-9)、X轴下层小移动平台(8-10)组成；X轴连接平台(8-2)固定在X轴移动平台(8-1)上，X轴移动平台(8-1)的左端面与X轴左支架(8-3)的右端面的上端固定连接，X轴移动平台(8-1)的右端面与X轴右支架(8-4)的左端面的上端固定连接，X轴移动平台(8-1)的下端面的左凹槽内固定装有X轴上层左滑块(8-5)，X轴移动平台(8-1)的右侧下端面固定装有X轴上层右滑块(8-6)，X轴上层左滑块(8-5)装在X轴上层左直线导轨(16)上，X轴上层右滑块(8-6)装在X轴上层右直线导轨(17)上，X轴左支架(8-3)的下端面与X轴下层小移动平台(8-10)固定连接，X轴下层小移动平台(8-10)的下端面的凹槽内固定装有X轴下层左滑块(8-7)，X轴下层左滑块(8-7)装在X轴下层左直线导轨(18)上，X轴右支架(8-4)的下端面与X轴下层大移动平台(8-9)固定连接，X轴下层大移动平台(8-9)的下端面的凹槽内固定装X轴下层右滑块(8-8)，X轴下层右滑块(8-8)装在X轴下层右直线导轨(19)上，X轴直线驱动装置(2)上的左电机线圈(2-1)与X轴左支架(8-3)固定连接，X轴直线驱动装置(2)上的右电机线圈(2-2)与X轴右支架(8-4)固定连接。
5.根据权利要求1所述的宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，其特征在于所述的Y轴移动平台总成(9)由Y轴移动平台(9-1)、Y轴连接平台(9-2)、Y轴左支架(9-3)、Y轴右支架(9-4)、Y轴上层左滑块(9-5)、Y轴上层右滑块(9-6)、Y轴下层左滑块(9-7)、Y轴下层右滑块(9-8)、Y轴下层大移动平台(9-9)、Y轴下层小移动平台(9-10)组成；Y轴连接平台(9-2)固定在Y轴移动平台(9-1)上，Y轴移动平台(9-1)的左端面与Y轴左支架(9-3)的右端面的上端固定连接，Y轴移动平台(9-1)的右端面与Y轴右支架(9-4)的左端面的上端固定连接，Y轴移动平台(9-1)下端面的左凹槽内固定装有Y轴上层左滑块(9-5)，Y轴移动平台(9-1)的右侧下端面固定装有Y轴上层右滑块(9-6)，Y轴上层左滑块(9-5)装在Y轴上层左直线导轨(20)上，Y轴上层右滑块(9-6)装在Y轴上层右直线导轨(21)上，Y轴左支架(9-3)的下端面与Y轴下层大移动平台(9-9)固定连接，Y轴下层大移动平台(9-9)的下端面的凹槽内固定装有Y轴下层左滑块(9-7)，Y轴下层左滑块(9-7)装在Y轴下层左直线导轨(22)上，Y轴右支架(9-4)的下端面与Y轴下层小移动平台(9-10)固定连接，Y轴下层小移动平台(9-10)的下端面的凹槽内固定装有Y轴下层右滑块(9-8)，Y轴下层右滑块(9-8)装在Y轴下层右直线导轨(23)上，Y轴直线驱动装置(3)上的左电机线圈(3-1)与Y轴左支架(9-3)固定连接，Y轴直线驱动装置(3)上的右电机线圈(3-2)与Y轴右支架(9-4)固定连接。
6.根据权利要求1所述的宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，其特征在于所述的末端输出平台(15)由平面光栅和气浮平台组成；平面光栅由平面光栅尺(15-1)、平面光栅读数头(15-2)组成；气浮平台由气浮块(15-3)和气浮支撑平台(15-4)组成；气浮支撑平台(15-4)的上端面的凹槽内固定装有平面光栅尺(15-1)，气浮支撑平台(15-4)的上端面通过高压气膜支撑气浮块(15-3)，气浮块(15-3)的轴孔内固装有平面光栅读数头(15-2)，气浮块(15-3)的侧壁上分别固定有X轴末端平台(10)和Y轴末端平台(11)。
7.根据权利要求1所述的宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，其特征在于X轴平行连杆机构(12)由X轴左连杆(12-1)、X轴右连杆(12-2)、第一转动副(12-3)、第二转动副(12-4)、第三转动副(12-5)、第四转动副(12-6)组成；X轴左连杆(12-1)的一端通过第一转动副(12-3)与X轴连接平台(8-2)铰接，X轴左连杆(12-1)的另一端通过第二转动副(12-4)与X轴末端平台(10)铰接，X轴右连杆(12-2)的一端通过第三转动副(12-5)与X轴连接平台(8-2)铰接，X轴右连杆(12-2)的另一端通过第四转动副(12-6)与X轴末端平台(10)铰接，X轴左连杆(12-1)与X轴右连杆(12-2)平行放置。
8.根据权利要求1所述的宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，其特征在于Y轴平行连杆机构(13)由Y轴左连杆(13-1)、Y轴右连杆(13-2)、第五转动副(13-3)、第六转动副(13-4)、第七转动副(13-5)、第八转动(13-6)副组成；Y轴左连杆(13-1)的一端通过第五转动副(13-3)与Y轴连接平台(9-2)铰接，Y轴左连杆(13-1)的另一端通过第六转动副(13-4)与Y轴末端平台(11)铰接，Y轴右连杆(13-2)的一端通过第七转动副(13-5)与Y轴连接平台(9-2)铰接，Y轴右连杆(13-2)的另一端通过第八转动副(13-6)与Y轴末端平台(11)铰接，Y轴左连杆(13-1)与Y轴右连杆(13-2)平行放置。
9.根据权利要求1所述的宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，其特征在于它还包括微动平台(24)；微动平台(24)与气浮块(15-3)固定连接；所述的微动平台(24)由X轴压电陶瓷驱动器(24-1)、X轴位移放大机构(24-2)、X轴台体(24-3)、Y轴压电陶瓷驱动器(24-4)、Y轴位移放大机构(24-5)、Y轴台体(24-6)组成；X轴压电陶瓷驱动器(24-1)装在X轴位移放大机构(24-2)的左侧壁上并与X轴位移放大机构(24-2)铰接，X轴位移放大机构(24-2)装在X轴台体(24-3)的左侧壁上并与X轴台体(24-3)铰接，Y轴台体(24-6)的下端面固定在X轴台体(24-3)的中心孔内，Y轴位移放大机构(24-5)装在Y轴台体(24-6)的后侧壁上并与Y轴台体(24-6)铰接，Y轴压电陶瓷驱动器(24-4)装在Y轴位移放大机构(24-5)的后侧壁上并与Y轴位移放大机构(24-5)铰接。
10.根据权利要求1所述的宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，其特征在于X轴直线驱动装置(2)和Y轴直线驱动装置(3)采用直线音圈电机。
全文摘要
宏/微驱动的两自由度高加速度高精度的并联定位系统，它涉及一种运动定位系统。本发明解决了现有定位系统串联结构基层平台直线运动惯量大；并联结构解耦装置结构设计困难及多关节并联杆机构末端执行器竖直方向刚度差的问题。本发明的基座1上固定有轴线相互垂直的X轴直线驱动装置2和Y轴直线驱动装置3，X轴直线驱动装置2与X轴移动平台总成8固接，Y轴直线驱动装置3与Y轴移动平台总成9固接，X轴移动平台总成8与X轴末端平台10之间铰接有X轴平行连杆机构12，Y轴移动平台总成9与Y轴末端平台11之间铰接有Y轴平行连杆机构13，X轴末端平台10和Y轴末端平台11与末端输出平台15固接。本发明具有高精度高加速度的优点。
文档编号G01B5/02GK1731082SQ20051001028
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月26日 优先权日2005年8月26日
发明者孙立宁, 刘延杰, 荣伟彬, 曲东升, 李娟 申请人:哈尔滨工业大学