專利名稱：一維微動平臺的運動機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種精密工作臺，尤其是一種一維微動平臺的運動機構。
背景技術：
目前的精密工作臺多通過宏動和微動兩層驅動的方式來實現。微動部分的實現形式有平板彈簧、柔性鉸鏈、滑動導軌、氣浮式導軌和液壓式導軌等。柔性鉸鏈具有結構簡單、緊湊、無需潤滑、無摩擦、無空回等優點，而壓電驅動器具有位移分辨率高、中間傳動部件少、效率高、剛度大、響應快等優點，因此采用壓電驅動器驅動柔性鉸鏈的微動工作臺具有結構緊湊、簡單、可靠等優點，使用的最多、最廣。采用柔性鉸鏈實現的精密工作臺多采用雙平行四桿機構的形式，如圖1所示。雖然雙平行四桿機構還有很多不同的形式，但其工作原理是一致的，如圖2所示。通過安裝在機構中部的壓電驅動器，產生推動力，實現精密工作臺產生一個微位移。這種微動機構的分辨精度直接取決于壓電驅動器分辨。由于鉸鏈個數少，剛度不夠，易產生漂移；鉸鏈的加工誤差，影響單向性。另外，壓電驅動器的磁滯、蠕變的缺陷，對工作臺的精度也會產生直接影響。趙艷濤等人發明了 一種微動裝置(中國專利號ZL 200710037393.3)能夠在一定程度上解決上述問題。在后續使用過程中發現，由于其雙平行四桿或八桿柔性機構(A，B)一個端片與基座固連，另一個端片微動，而壓電驅動器的位置是固定不變，容易導致雙平行四桿或八桿柔性機構(A，B)的中間部分受力失衡，導致該部分的位移不是水平的，而是斜向的，使整個裝置的平動范圍降低。

發明內容
為了解決現有技術的微動裝置中間部分受力失衡導致位移斜向而使整個裝置的平動范圍降低的問題，本發明的目的在于提供一種一維微動平臺的運動機構。本發明由于具有較大的減速比，因此可以完全實現內部力和位移的對稱平衡，提高工作臺的分辨率和運動范圍。為了達到上述發明目的，本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種一維微動平臺的運動機構，該裝置包括:呈平面分布的鉸鏈機構和驅動鉸鏈機構的壓電驅動器，根據本發明，上述的鉸鏈機構為四個雙平行多桿柔性機構A，B，C，D，通過螺栓分別固定在基座上；其中，兩個雙平行多桿柔性機構A，B相互平行，它們兩端的垂直鉸鏈與另外兩個雙平行多桿柔性機構C，D的中段連接；所述的兩個相互平行的雙平行多桿柔性機構A，B的中段與壓電驅動器連接；兩個雙平行多桿柔性機構C，D的末端通過螺釘與工作臺固定連接。本發明一維微動平臺的運動機構，由于采用上述技術方案，采用對稱分布的雙平行八桿柔性鉸鏈機構，形成冗余約束；與現有技術相比較，具有如下顯而易見的實質性特點和顯著優點:本發明中采用二級傳動方式，形成較大的減速比，提高工作臺的分辨率，其分辨率可達到壓動辨率的幾十分之一。采用對稱分布的雙平行多桿柔性鉸鏈機構，形成冗余約束，提高系統的剛度，并對鉸鏈誤差有一定的補償作用。采用多處對稱結構，消除偏執力，保證運動的單向性，并能提高運動范圍。采用一體化設計，可通過線切割一次加工成型。結構簡單，可在真空、高溫、輻射等苛刻環境下工作。因此，本發明解決了現有技術的微動裝置中間部分受力失衡導致位移斜向而使整個裝置的平動范圍降低的問題，取得了分辨率高、系統剛度強、提聞運動范圍等有益效果。


圖1是已有技術的雙平行四桿柔性機構的結構示意圖；圖2是圖1所示機構的機械原理圖。圖3是本發明一維微動平臺的運動機構的結構示意圖；圖4是圖3所示結構的機械原理圖。
具體實施例方式圖1是已有技術的雙平行四桿柔性機構的結構示意圖，圖2是圖1所示機構的機械原理圖。如圖1、圖2所示，包括:呈平面分布的鉸鏈機構2和鉸鏈機構2中間連接部分5，鉸鏈機構2為四個雙平行多桿柔性機構。雖然雙平行四桿機構還有很多不同的形式，但其工作原理是一致的，通過安裝在機構中部的壓電驅動器，產生推動力F，實現精密工作臺產生一個微位移。這種微動機構的分辨精度直接取決于壓電驅動器分辨。由于鉸鏈個數少，剛度不夠，易產生漂移；鉸鏈的加工誤差，影響單向性。另外，壓電驅動器的磁滯、蠕變的缺陷，對工作臺的精度也會產生直接影響。本發明的目的在于改進上述的缺陷，提高工作臺的位移精度。下面結合

本發明的優選實施例。圖3是本發明一維微動平臺的運動機構的結構示意圖；如圖3的實施例所示，該裝置包括:呈平面分布的鉸鏈機構2和驅動鉸鏈機構2的壓電驅動器3，根據本發明，上述鉸鏈機構2為四個雙平行多桿柔性機構A，B, C，D，通過螺栓4分別固定在基座I上；其中，兩個雙平行多桿柔性機構A，B相互平行，它們兩端的垂直鉸鏈與另外兩個雙平行多桿柔性機構C，D的中段連接；兩個相互平行的雙平行多桿柔性機構A，B的中段與壓電驅動器3連接；兩個雙平行多桿柔性機構C，D的末端通過螺釘與工作臺固定連接。上述的四個雙平行多桿柔性機構A，B, C，D均是雙平行四桿或八桿柔性機構，每個柔性機構包括:一片中段片，中段片的兩端分別以細條各連接平行的二根或四根長條形桿的一端，所述長條形桿的另一端分別通過細條與兩個端片連接。上述的兩個相互平行的雙平行四桿或八桿柔性機構A，B的外端的端片連成一片，分別與另外兩個雙平行四桿或八桿柔性機構C的中段片連成一片，雙平行四桿或八桿柔性機構C，D兩端的端片通過螺栓4固定于基座I上。上述的壓電驅動器3的兩端分別與兩個相互平行的雙平行四桿或八桿柔性機構A，B的中段固定連接。
下面進一步對本發明的工作原理描述如下:圖4是圖3所示結構的機械原理圖，圖4中的鉸鏈都是柔性鉸鏈，壓電驅動器3產生一個伸長變形的力F，使鉸鏈機構2中兩個雙平行多桿柔性鉸鏈機構A，B產生相反方向的移動，進而拉動另一個雙平行多桿柔性鉸鏈機構C，D產生一個微位移，從而使工作臺產生一個微位移。由上所述，本發明一維微動平臺的運動機構采用二級傳動方式，通過柔性鉸鏈組合機構，形成較大的減速比；采用對稱結構，可消除偏執力，保證運動的單向性；采用對稱分布的雙平行八桿柔性鉸鏈機構，形成冗余約束，可提高系統的剛度，并對鉸鏈誤差有一定的補償作用，采用一體化結構設計，可通過線切割一次加工成型。
權利要求
1.一種一維微動平臺的運動機構，包括:呈平面分布的鉸鏈機構和驅動鉸鏈機構的壓電驅動器，其特征在于，所述的鉸鏈機構為四個雙平行多桿柔性機構A，B，C，D，通過螺栓分別固定在基座上；其中，兩個雙平行多桿柔性機構A，B相互平行，它們兩端的垂直鉸鏈與另外兩個雙平行多桿柔性機構C，D的中段連接；所述的兩個相互平行的雙平行多桿柔性機構A，B的中段與壓電驅動器連接；兩個雙平行多桿柔性機構C，D的末端通過螺釘與工作臺固定連接。
2.如權利要求1所述的微動平臺的運動機構，其特征在于:所述的四個雙平行多桿柔性機構A，B，C，D均是雙平行四桿或八桿柔性機構，每個柔性機構包括:一片中段片，中段片的兩端分別以細條各連接平行的二根或四根長條形桿的一端，所述長條形桿的另一端分別通過細條與兩個端片連接。
3.如權利要求1所述的微動平臺的運動機構，其特征在于:所述的兩個相互平行的雙平行四桿或八桿柔性機構A，B的外端的端片連成一片，分別與另外兩個雙平行四桿或八桿柔性機構C的中段片連成一片，雙平行四桿或八桿柔性機構C，D兩端的端片通過螺栓固定于基座上。
4.如權利要求1所述的微動平臺的運動機構，其特征在于:所述的壓電驅動器的兩端分別與兩個相互平行的雙平行四桿或八桿柔性機構A，B的中段固定連接。
全文摘要
本發明涉及一種精密工作臺，公開了一種一維微動平臺的運動機構，包括呈平面分布的鉸鏈機構和驅動鉸鏈機構的壓電驅動器，根據本發明，上述的鉸鏈機構為四個雙平行多桿柔性機構A，B，C，D；其中，兩個雙平行多桿柔性機構A，B相互平行，它們兩端的垂直鉸鏈與另外兩個雙平行多桿柔性機構C，D的中段連接；兩個相互平行的雙平行多桿柔性機構A，B的中段與壓電驅動器連接；兩個雙平行多桿柔性機構C，D的末端通過螺釘與工作臺固定連接。本發明解決了現有技術的微動裝置中間部分受力失衡導致位移斜向而使整個裝置的平動范圍降低的問題，取得了分辨率高、系統剛度強、提高運動范圍等有益效果。
文檔編號B25H1/00GK103111990SQ20111036608
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月17日 優先權日2011年11月17日
發明者趙艷濤, 丁帥, 李惠清 申請人:上海航天測控通信研究所