專利名稱：驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種無(wú)耦合運(yùn)動(dòng)的柔性鉸鏈工作臺(tái)，具體涉及ー種基于電致伸縮器件和雙層柔性鉸鏈對(duì)稱結(jié)構(gòu)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)。
背景技術(shù)：
微位移技術(shù)是精密機(jī)械與精密儀器的關(guān)鍵技術(shù)之ー，近年來(lái)隨著微電子技術(shù)、宇航、生物工程等學(xué)科的發(fā)展而迅速地發(fā)展起來(lái)。微位移工作臺(tái)在微機(jī)電系統(tǒng)、掃描探測(cè)顯微鏡、超精密加工、光學(xué)元件制造以及生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，具有納米級(jí)精度的微位移工作臺(tái)是其核心部件。設(shè)計(jì)三維微位移工作臺(tái)，關(guān)鍵是解決運(yùn)動(dòng)耦合問(wèn)題以及運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題，即兩個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)能各自獨(dú)立且能精確定位。目前大多數(shù)三維微位移工作臺(tái)采用ー維運(yùn)動(dòng)的垂直疊加或者以串聯(lián)嵌套式結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)，這種三維微位移工作臺(tái)結(jié)構(gòu)采用非對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、不便于工作臺(tái)的微型化，而且會(huì)產(chǎn) 生累積誤差影響工作臺(tái)的精度，無(wú)法完全消除各個(gè)方向間的耦合作用。因此，為克服以上缺點(diǎn)，研制具有高精度、無(wú)耦合、定位精確、驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的對(duì)稱結(jié)構(gòu)三維微位移工作臺(tái)對(duì)于實(shí)際應(yīng)用具有較大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有三維微位移工作臺(tái)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，不便于工作臺(tái)的微型化，無(wú)法完全消除各個(gè)方向間的耦合作用的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)。本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)，包括基板、Z向下框、Z向上框、內(nèi)工作臺(tái)、工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)單元、支撐桿、驅(qū)動(dòng)支鏈、Z向支撐單元、電致伸縮器件，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于所述基板中部設(shè)有貫通的空腔，所述空腔中部設(shè)置內(nèi)工作臺(tái)，所述內(nèi)工作臺(tái)沿X、Y方向?qū)ΨQ分布有四個(gè)內(nèi)工作臺(tái)凸緣；所述Z向下框、Z向上框?yàn)榻孛娉收叫蔚腃形桿狀，分別垂直連接著基板的上表面和下表面中部；所述工作臺(tái)設(shè)置在內(nèi)工作臺(tái)的正上方，并通過(guò)四根均布的支撐桿跨過(guò)Z向上框連接著內(nèi)工作臺(tái)上表面；所述驅(qū)動(dòng)支鏈用于連接著基板與內(nèi)工作臺(tái)，驅(qū)動(dòng)支鏈一端兩側(cè)邊緣對(duì)稱位置分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)側(cè)板，驅(qū)動(dòng)支鏈設(shè)有驅(qū)動(dòng)側(cè)板的一端通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿與工作臺(tái)凸緣連接，另一端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿與基板連接，所述驅(qū)動(dòng)支鏈共有兩個(gè)，分別設(shè)置于基板空腔X-方向、Y-方向的中部；所述驅(qū)動(dòng)単元一端兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有連接板，并在設(shè)有連接板一端的中部開(kāi)設(shè)了用于放置電致伸縮器件的凹槽，所述驅(qū)動(dòng)單元共三個(gè)，分別位于基板空腔X+方向、Y+方向的中部以及內(nèi)工作臺(tái)與Z向下框之間的Z-方向，其中X+方向、Y+方向的驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿與工作臺(tái)凸緣連接，另一端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿與基板連接，Z-方向的驅(qū)動(dòng)單元一端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿與Z向下框連接，另一端通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿與驅(qū)動(dòng)支座連接；所述驅(qū)動(dòng)支座用于連接Z-方向的驅(qū)動(dòng)單元與內(nèi)工作臺(tái)，內(nèi)工作臺(tái)上表面對(duì)稱位置設(shè)置了另ー個(gè)驅(qū)動(dòng)支座用于連接Z向支撐單元與內(nèi)工作臺(tái)；所述Z向支撐單元一端通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿與驅(qū)動(dòng)支座相連，另一端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿與Z向上框連接；所述電致伸縮器件置于所述凹槽中部，其中X+方向、Y+方向的電致伸縮器件一端頂緊凹槽的側(cè)壁，另一端頂在內(nèi)工作臺(tái)凸緣上，Z-方向的電致伸縮器件一端頂緊凹槽的側(cè)壁，另一端頂在驅(qū)動(dòng)支座上。本發(fā)明驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于所述內(nèi)工作臺(tái)為正方形板狀，每個(gè)內(nèi)工作臺(tái)凸緣兩側(cè)面對(duì)稱位置分別連接著平面柔性鉸鏈桿的一端，上表面和下底面的中部分別與驅(qū)動(dòng)支座另一端連接。 所述工作臺(tái)為正方形板狀且與內(nèi)工作臺(tái)大小相同，工作臺(tái)通過(guò)與其下底面垂直的四根均布的正方形柱狀支撐桿連接著內(nèi)工作臺(tái)上表面。所述電致伸縮器件為ThorIabs公司生產(chǎn)的20 μ m行程PAS005、PAS020驅(qū)動(dòng)器或者40 μ m行程PAS009、PAS040驅(qū)動(dòng)器。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面I、本發(fā)明工作臺(tái)采用空間柔性鉸鏈桿和平面柔性鉸鏈桿形成雙層柔性鉸鏈桿對(duì)稱一體化結(jié)構(gòu)，依靠平面柔性鉸鏈與空間柔性鉸鏈桿的無(wú)耦合運(yùn)動(dòng)特性、剛度特性、工作臺(tái)對(duì)稱結(jié)構(gòu)特性，可完全消除耦合運(yùn)動(dòng)，提高精度，實(shí)現(xiàn)三維無(wú)耦合微位移輸出，具有無(wú)間隙、無(wú)摩擦、靈敏度高的特點(diǎn)。2、本發(fā)明工作臺(tái)以電致伸縮器件作為驅(qū)動(dòng)元件，且電致伸縮器件隨工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)浮動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)ー維、ニ維或三維無(wú)耦合微位移運(yùn)動(dòng)，同時(shí)輸出位移更精細(xì)，且輸出位移與輸入位移成線性關(guān)系。由于三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)之間無(wú)耦合，相互獨(dú)立，從而提高了工作臺(tái)的定位精度，便于控制。3、本發(fā)明工作臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊，便于微型化。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的爆炸視圖。圖3為本發(fā)明X/Y向結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明Z向結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為內(nèi)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為驅(qū)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為Z向支撐單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為Z向驅(qū)動(dòng)支座結(jié)構(gòu)示意圖。上圖中序號(hào)基板I、Z向下框2、Z向上框3、內(nèi)工作臺(tái)4、工作臺(tái)5、Z向驅(qū)動(dòng)單元
6、支撐桿7、驅(qū)動(dòng)支鏈8、Z向支撐單元9、電致伸縮器件10、空間柔性鉸鏈桿11、平面柔性鉸鏈桿12、內(nèi)工作臺(tái)凸緣13、連接板14、凹槽15、驅(qū)動(dòng)側(cè)板16、驅(qū)動(dòng)支座17。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。參見(jiàn)圖f 9，驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)包括基板I、Z向下框2、Z向上框3、內(nèi)工作臺(tái)4、工作臺(tái)5、Z向驅(qū)動(dòng)單元6、支撐桿7、驅(qū)動(dòng)支鏈8、Z向支撐單元9、電致伸縮器件10，基板I中部設(shè)有貫通的空腔，空腔中部設(shè)有內(nèi)工作臺(tái)4，內(nèi)工作臺(tái)4為正方形板狀，沿X、Y方向?qū)ΨQ分布有四個(gè)內(nèi)工作臺(tái)凸緣13，每個(gè)內(nèi)工作臺(tái)凸緣13兩側(cè)面對(duì)稱位置分別連接著平面柔性鉸鏈桿12的一端，上表面和下底面的中部分別與驅(qū)動(dòng)支座17另一端連接；Z向下框2、Ζ向上框3為截面呈正方形的C形桿狀，分別垂直連接著基板I的上表面 和下表面中部；工作臺(tái)5為正方形板狀且與內(nèi)工作臺(tái)4大小相同，設(shè)置在內(nèi)工作臺(tái)4的正上方，并通過(guò)與其下底面垂直的四根均布的正方形柱狀支撐桿7跨過(guò)Z向上框3連接著內(nèi)エ作臺(tái)4上表面；驅(qū)動(dòng)支鏈8用于連接著基板I與內(nèi)工作臺(tái)4，驅(qū)動(dòng)支鏈8 一端兩側(cè)邊緣對(duì)稱位置分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)側(cè)板16，驅(qū)動(dòng)支鏈8設(shè)有驅(qū)動(dòng)側(cè)板一端通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿12與工作臺(tái)凸緣13連接，另一端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿11與基板I連接，驅(qū)動(dòng)支鏈8共有兩個(gè)，分別設(shè)置于基板I空腔X-方向、Y-方向的中部；驅(qū)動(dòng)單元6 —端兩側(cè)對(duì)稱位置分別設(shè)有連接板14，設(shè)有連接板一端中部開(kāi)設(shè)了用于放置電致伸縮器件10的凹槽15，驅(qū)動(dòng)單元6共三個(gè)，分別位于基板I空腔X+方向、Y+方向的中部以及內(nèi)工作臺(tái)4與Z向下框2之間的Z-方向，其中X+方向、Y+方向的驅(qū)動(dòng)單元6通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿12與工作臺(tái)凸緣13連接，另一端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿11與基板I連接，Z-方向的驅(qū)動(dòng)單元6 —端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿11與Z向下框2連接，另一端通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿12與驅(qū)動(dòng)支座17連接；所述驅(qū)動(dòng)支座17用于連接Z-方向的驅(qū)動(dòng)單元6與內(nèi)工作臺(tái)4，內(nèi)工作臺(tái)4上表面對(duì)稱位置設(shè)置了另ー個(gè)驅(qū)動(dòng)支座17用于連接Z向支撐單元9于內(nèi)工作臺(tái)4 ； Z向支撐單元9 一端通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿12與驅(qū)動(dòng)支座17相連，另一端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿11與Z向上框3連接；電致伸縮器件10為Thorlabs公司生產(chǎn)的20 μ m行程PAS020驅(qū)動(dòng)器(根據(jù)凹槽7深度和工作臺(tái)最大行程要求可以選擇20 μ m行程PAS005驅(qū)動(dòng)器，或者40 μ m行程PAS009驅(qū)動(dòng)器或PAS040驅(qū)動(dòng)器)，置于凹槽15中部，其中X+方向、Y+方向的電致伸縮器件10 —端頂緊凹槽5的側(cè)壁，另一端頂在內(nèi)工作臺(tái)凸緣13上，Z-方向的電致伸縮器件10 —端頂緊凹槽15的側(cè)壁，另一端頂在驅(qū)動(dòng)支座17上。 本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)ー維、ニ維或三維無(wú)耦合運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施例通過(guò)以下方式進(jìn)行工作ー維運(yùn)動(dòng)時(shí)以輸出X方向運(yùn)動(dòng)為例，電致伸縮器件10施加カ于X-方向，驅(qū)動(dòng)內(nèi)工作臺(tái)4向X-方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)X方向上的兩組平面柔性鉸鏈桿12連接內(nèi)工作臺(tái)凸緣13 —端向X-方向運(yùn)動(dòng)，平面柔性鉸鏈桿12另一端與基板I相對(duì)靜止，同時(shí)Y方向的兩組空間柔性鉸鏈桿11連接基板I的一端靜止不動(dòng)，另一端也隨內(nèi)工作臺(tái)4向X-方向運(yùn)動(dòng)，在Z軸方向上的兩組空間柔性鉸鏈桿11連接Z向下框2、Z向上框3 —端保持靜止，另一端在X-方向力作用下隨內(nèi)工作臺(tái)4向X-方向運(yùn)動(dòng)，由于空間柔性鉸鏈、平面柔性鉸鏈桿均采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，Y方向的位移相互抵消，同時(shí)Z方向的位移也相互抵消，因此內(nèi)工作臺(tái)4在向X—方向位移吋，不存在Y方向的耦合運(yùn)動(dòng)，也不存在Z方向的耦合運(yùn)動(dòng)；通過(guò)連接在內(nèi)工作臺(tái)4與工作臺(tái)5之間的四根均布的支撐桿7將X方向的無(wú)耦合運(yùn)動(dòng)傳遞到工作臺(tái)5，從而實(shí)現(xiàn)了 X方向的無(wú)耦合微位移輸出。由于本發(fā)明采用空間柔性鉸鏈桿和平面柔性鉸鏈桿形成雙層柔性鉸鏈桿對(duì)稱一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此Y、Z方向的一維運(yùn)動(dòng)與X方向的一維運(yùn)動(dòng)一祥，不存在耦合現(xiàn)象。ニ維運(yùn)動(dòng)時(shí)，以輸出X-、Y-方向運(yùn)動(dòng)為例，X+、Y+位置的電致伸縮器件10分別施カロカ于X-方向和Y-方向，驅(qū)動(dòng)內(nèi)工作臺(tái)4同時(shí)向X-方向和Y-方向運(yùn)動(dòng)。由于采用雙層柔性鉸鏈桿對(duì)稱一體化結(jié)構(gòu)，X+位置的電致伸縮器件使Y方向的兩組空間柔性鉸鏈桿11和對(duì)稱連接在X方向內(nèi)工作臺(tái)凸緣13兩側(cè)面的平面柔性鉸鏈桿12的一端向X-方向平移一個(gè)微小位移，而對(duì)稱連接在Y方向內(nèi)工作臺(tái)凸緣13兩側(cè)面的平面柔性鉸鏈桿12保持不動(dòng)；同理，Y+位置的電致伸縮器件使X方向的兩組空間柔性鉸鏈桿11和對(duì)稱連接在Y方向內(nèi)工作臺(tái)凸緣13兩側(cè)面的平面柔性鉸鏈桿12的一端向Y-方向平移ー個(gè)微小位移，而對(duì)稱連接在X方向內(nèi)工作臺(tái)凸緣13兩側(cè)面的平面柔性鉸鏈桿12保持不動(dòng)；從而使X方向上的驅(qū)動(dòng)支鏈8與內(nèi)工作臺(tái)4沒(méi)有沿Y方向的相對(duì)移動(dòng)，Y方向上的驅(qū)動(dòng)支鏈8與內(nèi)工作臺(tái)4沒(méi)有沿X方向的相對(duì)移動(dòng)，最后通過(guò)連接在內(nèi)工作臺(tái)4與工作臺(tái)5之間的四根均布的支撐桿7將X方向的無(wú)耦合運(yùn)動(dòng)傳遞到工作臺(tái)5，可見(jiàn)工作臺(tái)在X、Y兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立，互不干渉，解決了運(yùn)動(dòng)耦合問(wèn)題。同理χ/ζ、Υ/Ζ方向的運(yùn)動(dòng)也是相互獨(dú)立，互不干渉、不存在耦合現(xiàn)象的?！とS維運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)上述ニ維運(yùn)動(dòng)原理，Χ/Υ方向的ニ維運(yùn)動(dòng)是無(wú)耦合的，在Χ/Υ方向運(yùn)動(dòng)完成后，Z-位置的電致伸縮器件10施加カ于Z+方向，此時(shí)對(duì)稱連接在Z方向驅(qū)動(dòng)支座17兩側(cè)面的兩組平面柔性鉸鏈桿12的一端在Z+方向外力作用與內(nèi)工作臺(tái)4同時(shí)向Z-方向運(yùn)動(dòng)，由于此處的平面柔性鉸鏈桿12關(guān)于Y軸對(duì)稱，因而X方向的位移相互抵消，同時(shí)，均布連接在基板I側(cè)面中部的四組空間柔性鉸鏈桿11的另一端也向Z+方向運(yùn)動(dòng)，但由于這四組空間柔性鉸鏈桿12分別兩兩關(guān)于X、Y軸對(duì)稱，因而X、Y方向的位移相互抵消。由上述運(yùn)動(dòng)原理可知Z方向的運(yùn)動(dòng)不會(huì)影響Χ/Υ方向的運(yùn)動(dòng)，最后通過(guò)連接在內(nèi)工作臺(tái)4與工作臺(tái)5之間的四根均布的支撐桿7將X方向的無(wú)耦合運(yùn)動(dòng)傳遞到工作臺(tái)5，因此工作臺(tái)在X、Y、Z三個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立，互不干渉，從而保證了工作臺(tái)的精確度，實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的三維無(wú)耦合微位移運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)，包括基板(l)、z向下框(2)、Z向上框(3)、內(nèi)工作臺(tái)(4)、工作臺(tái)(5)、驅(qū)動(dòng)單元(6)、支撐桿(7)、驅(qū)動(dòng)支鏈(8)、Z向支撐單元(9)、電致伸縮器件(10)，其特征在于所述基板(I)中部設(shè)有貫通的空腔，所述空腔中部設(shè)置內(nèi)工作臺(tái)(4)，所述內(nèi)工作臺(tái)(4)沿X、Y方向?qū)ΨQ分布有四個(gè)內(nèi)工作臺(tái)凸緣(13)； 所述Z向下框(2)、Z向上框(3)為截面呈正方形的C形桿狀，分別垂直連接著基板(I)的上表面和下表面中部； 所述工作臺(tái)(5)設(shè)置在內(nèi)工作臺(tái)(4)的正上方，并通過(guò)四根均布的支撐桿(7)跨過(guò)Z向上框(3)連接著內(nèi)工作臺(tái)(4)上表面； 所述驅(qū)動(dòng)支鏈(8 )用于連接著基板(I)與內(nèi)工作臺(tái)(4 )，驅(qū)動(dòng)支鏈(8 ) —端兩側(cè)邊緣對(duì)稱位置分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)側(cè)板(16)，驅(qū)動(dòng)支鏈(8)設(shè)有驅(qū)動(dòng)側(cè)板的一端通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿(12)與工作臺(tái)凸緣(13)連接，另一端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿(11)與基板(I)連接，所述驅(qū)動(dòng)支鏈(8 )共有兩個(gè)，分別設(shè)置于基板(I)空腔X-方向、Y-方向的中部； 所述驅(qū)動(dòng)単元(6)—端兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有連接板(14)，并在設(shè)有連接板一端的中部開(kāi)設(shè)了用于放置電致伸縮器件(10)的凹槽(15)，所述驅(qū)動(dòng)単元(6)共三個(gè)，分別位于基板(I)空腔X+方向、Y+方向的中部以及內(nèi)工作臺(tái)(4)與Z向下框(2)之間的Z-方向，其中X+方向、Y+方向的驅(qū)動(dòng)單元(6)通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿(12)與工作臺(tái)凸緣(13)連接，另一端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿(11)與基板(I)連接，Z-方向的驅(qū)動(dòng)單元(6)—端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿(11)與Z向下框(2 )連接，另一端通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿(12 )與驅(qū)動(dòng)支座(17 )連接；所述驅(qū)動(dòng)支座(17)用于連接Z-方向的驅(qū)動(dòng)單元(6)與內(nèi)工作臺(tái)(4)，內(nèi)工作臺(tái)(4)上表面對(duì)稱位置設(shè)置了另ー個(gè)驅(qū)動(dòng)支座(17)用于連接Z向支撐單元(9)與內(nèi)工作臺(tái)(4);所述Z向支撐單元(9) 一端通過(guò)兩根平面柔性鉸鏈桿(12)與驅(qū)動(dòng)支座(17)相連，另一端通過(guò)兩根空間柔性鉸鏈桿(11)與Z向上框(3)連接； 所述電致伸縮器件(10)置于所述凹槽(15)中部，其中X+方向、Y+方向的電致伸縮器件(10) —端頂緊凹槽(15)的側(cè)壁，另一端頂在內(nèi)工作臺(tái)凸緣(13)上，Z-方向的電致伸縮器件(10) 一端頂緊凹槽(15)的側(cè)壁，另一端頂在驅(qū)動(dòng)支座(17)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)，其特征在于所述內(nèi)工作臺(tái)(4)為正方形板狀，每個(gè)內(nèi)工作臺(tái)凸緣(13)兩側(cè)面對(duì)稱位置分別連接著平面柔性鉸鏈桿(12)的一端，上表面和下底面的中部分別與驅(qū)動(dòng)支座(17)另一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)，其特征在于所述工作臺(tái)(5)為正方形板狀且與內(nèi)工作臺(tái)(4)大小相同，工作臺(tái)(5)通過(guò)與其下底面垂直的四根均布的正方形柱狀支撐桿(7)連接著內(nèi)工作臺(tái)(4)上表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)，其特征在于所述電致伸縮器件(10)為Thorlabs公司生產(chǎn)的20 μ m行程PAS005、PAS020驅(qū)動(dòng)器或者40 μ m行程PAS009、PAS040驅(qū)動(dòng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)器浮動(dòng)的三維無(wú)耦合微位移工作臺(tái)。該工作臺(tái)包括基板、Z向下框、Z向上框、內(nèi)工作臺(tái)、工作臺(tái)、Z向驅(qū)動(dòng)單元、支撐桿、驅(qū)動(dòng)支鏈、Z向支撐單元、電致伸縮器件，其特征在于基板中部設(shè)有貫通的空腔，空腔中部設(shè)有內(nèi)工作臺(tái)，工作臺(tái)設(shè)置在內(nèi)工作臺(tái)的正上方，并通過(guò)四根均布的支撐桿跨過(guò)Z向上框連接著內(nèi)工作臺(tái)上表面。本發(fā)明采用空間柔性鉸鏈桿和平面柔性鉸鏈桿形成雙層柔性鉸鏈桿對(duì)稱一體化結(jié)構(gòu)，以電致伸縮器件作為驅(qū)動(dòng)元件，可完全消除耦合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輸出位移與輸入位移成線性關(guān)系的三維無(wú)耦合微位移輸出，具有分辨率高、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于微機(jī)電系統(tǒng)、掃描探測(cè)顯微鏡、超精密加工、光學(xué)元件制造以及生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G12B5/00GK102708930SQ20121017230
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者張海巖, 沈健, 陳東 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)