專利名稱：一種空間三平移微動超精密定位平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及超精密定位技術(shù)，特別是一種空間三平移微動超精密定位平臺。
背景技術(shù)：
具有高精度精密定位平臺系統(tǒng)在近代尖端工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)占有極其重要的地位。它是直接影響精密、超精密切削加工水平、精密測量水平及超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時它的各項技術(shù)指標(biāo)是各國高技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。精密定位技術(shù)在磁頭生產(chǎn)、大規(guī)模集成電路制造與檢測、生物芯片技術(shù)、通訊中的微開關(guān)和光纖對接、微電子產(chǎn)品制造、精密和超精密加工、精密操作、精密測量、微機電系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)工程等許多尖端領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、精密和超精密加工等技術(shù)的高速發(fā)展，對精密定位技術(shù)的要求也越來越迫切。精密制造中要求系統(tǒng)平臺具有微米級、亞微米級甚至納米級的重復(fù)定位精度。例如，在微電子領(lǐng)域，隨著大規(guī)模集成電路集成度的提高，線寬已經(jīng)達到亞微米級，有的器件刻劃寬度達到0. 75iim。制造過程中對定位精度苛刻要求需要研制高性能的超精密空間定位平臺作為其技術(shù)支撐。實現(xiàn)亞微米甚至納米級的空間定位，常規(guī)的驅(qū)動和傳動方式已不再適用。例如，常規(guī)的三自由度并聯(lián)機構(gòu)一般都是運用剛性元件來實現(xiàn)，為了實現(xiàn)精密定位，通常采用伺服電機和精密絲杠傳動方案，然而這種定位方式由于螺紋間隙和傳動摩擦的存在，其定位精度一般只能達到微米級。為了補償傳動誤差，提高分辨率，往往采用電磁或壓電驅(qū)動對工作平臺進行精細(xì)位置調(diào)整，但調(diào)整過程長、系統(tǒng)復(fù)雜，且由于空間耦合作用使得空間定位精度調(diào)整難以實現(xiàn)。

實用新型內(nèi)容為克服上述不足，本實用新型提供一種空間三平移微動超精密定位平臺。運用三
對稱配置全柔順并聯(lián)支鏈的柔性變形，實現(xiàn)定位平臺空間三平移微動超精密定位。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種空間三平移微動超精密定
位平臺，將三個相同柔順支鏈1分別緊固在固定基座3的三個面上，超精密定位平臺2固定
于末端執(zhí)行器4上，末端執(zhí)行器4鑲在三個柔順支鏈的動平臺14中間； 柔順支鏈1中的定平臺5通過柔性連桿8、 13與支架6連接，支架6通過柔性連桿
12、15與動平臺14連接，壓電陶瓷驅(qū)動9、16同步驅(qū)動柔性連桿8、13，形成具有全柔順結(jié)構(gòu)
支鏈； 柔性連桿8、 13兩端分別連接轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)7，柔性連桿12、 15兩端分別連接U型關(guān)節(jié)10。 三個相同柔順支鏈1分別通過螺釘11緊固在固定基座3的三個面上。 本實用新型的有益效果是利用柔順元件的彈性變形而非剛性元件的運動來傳遞
或轉(zhuǎn)換運動、力或能量的一種新型免裝配機構(gòu)，避免了并聯(lián)機構(gòu)由于運動副軸線裝配誤差
及運動副存在的間隙對末端平臺運動特性所造成的影響，定位精準(zhǔn)；繼承了并聯(lián)機構(gòu)空間
多自由度運動特性，克服常規(guī)方式由于螺紋孔行程和傳動摩擦等因素對精密定位精度的影響，達到納米級超精密定位。
圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1中一個柔順支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1.柔順支鏈，2.超精密定位平臺，3.固定基座，4.末端執(zhí)行器，5.定平臺，6.支架，7.轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，8.柔性連桿，9.壓電陶瓷驅(qū)動，10.U型關(guān)節(jié)，11.螺釘，12.柔性連桿，13.柔性連桿，14.動平臺，15.柔性連桿，16.壓電陶瓷驅(qū)動。 其中柔性連桿8和柔性連桿13相同，柔性連桿12和柔性連桿15相同，壓電陶瓷驅(qū)動9和壓電陶瓷驅(qū)動16相同。
具體實施方式三個結(jié)構(gòu)相同的柔順支鏈通過螺釘11分別固定在固定基座3上，同時末端執(zhí)行器4被鑲嵌在三個柔順支鏈的動平臺14之間。安裝在柔順支鏈上的壓電陶瓷驅(qū)動9、16驅(qū)動后，柔性連桿8和柔性連桿13發(fā)生變形，傳到支架6，支架6再通過柔性連桿12和柔性連桿15將運動傳到動平臺14，根據(jù)三個柔順支鏈的運動來確定超精密定位平臺2的空間三平移運動，最終實現(xiàn)超精密定位。 本實用新型中超精密定位平臺2、末端執(zhí)行器4、定平臺5、動平臺14、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)7、U型關(guān)節(jié)10、壓電陶瓷驅(qū)動9、16等均為現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)。 本實用新型中轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)7，連接在柔性連桿8、13兩端，實現(xiàn)柔性變形傳動。[0016] 本實用新型中U型關(guān)節(jié)10，由兩個軸線相互正交的柔性轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)組成，連接在柔性連桿12、 15的兩端，為超精密定位平臺2提供轉(zhuǎn)動約束，實現(xiàn)其柔性微平移運動。[0017] 本實用新型繼承了并聯(lián)機構(gòu)空間多自由度運動特性，克服了常規(guī)方式由于螺紋孔行程和傳動摩擦等因素對精密定位精度的影響，達到納米級超精密定位。
權(quán)利要求一種空間三平移微動超精密定位平臺，其特征在于將三個相同柔順支鏈(1)分別緊固在固定基座(3)的三個面上，超精密定位平臺(2)固定于末端執(zhí)行器(4)上，末端執(zhí)行器(4)鑲在三個柔順支鏈的動平臺(14)中間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空間三平移微動超精密定位平臺，其特征在于柔順支鏈(1)中的定平臺(5)通過柔性連桿(8) 、 (13)與支架(6)連接，支架(6)通過柔性連桿(12)、(15)與動平臺(14)連接，壓電陶瓷驅(qū)動(9)、 (16)同步驅(qū)動柔性連桿(8)、 (13)，形成具有全柔順結(jié)構(gòu)支鏈。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種空間三平移微動超精密定位平臺，其特征在于柔性連桿(8)、 (13)兩端分別連接轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)(7)，柔性連桿(12)、 (15)兩端分別連接U型關(guān)節(jié)(10)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空間三平移微動超精密定位平臺，其特征在于三個相同柔順支鏈(1)分別通過螺釘(11)緊固在固定基座(3)的三個面上。
專利摘要本實用新型涉及超精密定位技術(shù)，特別是一種空間三平移微動超精密定位平臺。常規(guī)的三自由度并聯(lián)機構(gòu)一般都是運用剛性元件來實現(xiàn)，為了實現(xiàn)精密定位，通常采用伺服電機和精密絲杠傳動方案，然而這種定位方式由于螺紋間隙和傳動摩擦的存在，其定位精度一般只能達到微米級。本實用新型三個結(jié)構(gòu)相同的柔順支鏈通過螺釘分別固定在固定基座上，同時末端執(zhí)行器被鑲嵌在三個柔順支鏈的動平臺之間。安裝在柔順支鏈上的壓電陶瓷驅(qū)動驅(qū)動后，柔性連桿8和柔性連桿13發(fā)生變形，傳到支架6，支架6再通過柔性連桿12和柔性連桿15將運動傳到動平臺，根據(jù)三個柔順支鏈的運動來確定超精密定位平臺的空間三平移運動，最終實現(xiàn)超精密定位。
文檔編號G12B5/00GK201498217SQ200920189388
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者朱大昌, 陳強, 黃勇 申請人:江西理工大學(xué)