專利名稱：三自由度精密定位工作臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精密定位工作臺(tái)，特別是涉及一種可實(shí)現(xiàn)沿X、Y、Z方向精密移動(dòng) 的精密定位工作臺(tái)。
背景技術(shù)：
目前，精密定位平臺(tái)都不具有驅(qū)動(dòng)冗余性能。所謂冗余，就是從安全角度考慮多余 的一個(gè)量，這個(gè)量就是為了保障儀器、設(shè)備或某項(xiàng)工作在非正常情況下也能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)處于非正常情況時(shí)，將失去一個(gè)或數(shù)個(gè)自由度降低完成任務(wù)的能力。因此，可以通 過增加一個(gè)或數(shù)個(gè)驅(qū)動(dòng)輸入來改善工作臺(tái)的工作能力，滿足避免接近非正常情況的要求。 這種冗余精密定位平臺(tái)能夠優(yōu)化可操作性、改善運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性。另外，現(xiàn)有的三自由 度精密定位平臺(tái)一般均存在輸入、輸出耦合問題，從而影響了工作精度，增加控制難度。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述已有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種三自由度精密 定位工作臺(tái)，該定位工作臺(tái)可同時(shí)避免各自由度方向上運(yùn)動(dòng)間的干擾，優(yōu)化可操作度，改善 運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，而且整個(gè)定位平臺(tái)本體是一體的，可以由一塊材料加工而成。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種三自由度精密定位工作臺(tái)，包括工作平臺(tái)和放大基座，所述工作平臺(tái)與放大 基座之間通過三個(gè)圓柱桿連接，所述的放大基座為三組二級(jí)放大機(jī)構(gòu)的互相垂直交叉組合 而成。所述的圓柱桿由彈簧推動(dòng)，并受到彈簧的預(yù)緊力，圓柱桿可隨彈簧的伸縮在放大 基座中移動(dòng)。所述的工作平臺(tái)在三個(gè)相鄰面開有互相垂直的內(nèi)槽。所述的二級(jí)放大機(jī)構(gòu)是微位移放大機(jī)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果可以是本發(fā)明采用了三組驅(qū)動(dòng)輸入，各驅(qū)動(dòng)輸入間互不影響增加了定位工作臺(tái)的可操作 性，可以滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)要求，通過增加放大機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)還可以擴(kuò)大定位平臺(tái)的工作范圍；由于 采用了柔性鉸鏈6連接，保證了運(yùn)動(dòng)傳遞的無間隙、無摩擦、免潤(rùn)滑、高精度和高穩(wěn)定性；由 于采用了垂直結(jié)構(gòu)，可以有效避免輸入、輸出的耦合效應(yīng)，避免積累誤差，有效提高工作臺(tái) 的精度；由于工作臺(tái)通過圓柱桿連接，當(dāng)圓柱桿推進(jìn)放大基座內(nèi)，可將工作臺(tái)卸下，裝配方 便。本發(fā)明不僅能達(dá)到納米級(jí)定位精度，而且整個(gè)定位工作臺(tái)本體的可操作度、運(yùn)動(dòng) 學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性都能得到很大的改善。精密定位工作臺(tái)在滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)要求的同時(shí)，還可以 擴(kuò)大定位工作臺(tái)的工作范圍，增加其工作靈活性，有效克服輸入、輸出耦合問題。


圖1是本發(fā)明定位工作臺(tái)的主視圖；圖2是本發(fā)明定位工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但不應(yīng)以 此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如附圖1、圖2所示，本發(fā)明的三自由度精密定位工作臺(tái)，包括工作平臺(tái)5和放大基 座1，所述工作平臺(tái)5與放大基座1之間通過三個(gè)圓柱桿4連接，所述的放大基座1為三組 二級(jí)放大機(jī)構(gòu)的互相垂直交叉組合而成。所述的圓柱桿4由彈簧3推動(dòng)，并受到彈簧3的預(yù)緊力，圓柱桿4可隨彈簧3的伸 縮在放大基座1中移動(dòng)。所述的工作平臺(tái)5在三個(gè)相鄰面開有互相垂直的內(nèi)槽，用以控制一個(gè)自由度方向 上的運(yùn)動(dòng)，而對(duì)另外兩個(gè)自由度方向上的運(yùn)動(dòng)不做約束。放大基座中含有三個(gè)結(jié)構(gòu)相同空間位置相互垂直的二級(jí)放大機(jī)構(gòu)，二級(jí)放大機(jī)構(gòu) 是微位移放大機(jī)構(gòu)。放大機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)器2提供輸入位移，該驅(qū)動(dòng)器2可以是壓電陶瓷，通過 給壓電陶瓷一個(gè)電壓量，壓電陶瓷會(huì)給出輸入位移。每個(gè)放大機(jī)構(gòu)從而確定一個(gè)自由度方 向上的位移輸出。本發(fā)明采用了三組驅(qū)動(dòng)輸入，各驅(qū)動(dòng)輸入間互不影響增加了定位工作臺(tái)的可操作 性，可以滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)要求，通過增加放大機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)還可以擴(kuò)大定位平臺(tái)的工作范圍；由于 采用了柔性鉸鏈6連接，保證了運(yùn)動(dòng)傳遞的無間隙、無摩擦、免潤(rùn)滑、高精度和高穩(wěn)定性；由 于采用了垂直結(jié)構(gòu)，可以有效避免輸入、輸出的耦合效應(yīng)，避免積累誤差，有效提高工作臺(tái) 的精度；由于工作臺(tái)通過圓柱桿連接，當(dāng)圓柱桿推進(jìn)放大基座內(nèi)，可將工作臺(tái)卸下，裝配方 便。本發(fā)明能達(dá)到納米級(jí)定位精度，定位工作臺(tái)具有很好的可操作性，有效克服三組 微位移放大機(jī)構(gòu)之間的輸入、輸出耦合問題，增加其工作靈活性。本發(fā)明通過采用二級(jí)柔性 放大機(jī)構(gòu)擴(kuò)大工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)范圍。本精密定位工作臺(tái)在機(jī)械精密加工、微機(jī)械手、光學(xué)系統(tǒng) 定位、醫(yī)療與生物學(xué)微型操作等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。任何 所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與 潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)視權(quán)利要求書所界定范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種三自由度精密定位工作臺(tái)，包括工作平臺(tái)(5)和放大基座(1)，其特征在于所述工作平臺(tái)(5)與放大基座(1)之間通過三個(gè)圓柱桿(4)連接，所述的放大基座(1)為三組二級(jí)放大機(jī)構(gòu)的互相垂直交叉組合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度精密定位工作臺(tái)，其特征在于所述的圓柱桿(4) 由彈簧(3)推動(dòng)，并受到彈簧(3)的預(yù)緊力，圓柱桿(4)可隨彈簧(3)的伸縮在放大基座 (1)中移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度精密定位工作臺(tái)，其特征在于所述的工作平臺(tái)(5) 在三個(gè)相鄰面開有互相垂直的內(nèi)槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度精密定位工作臺(tái)，其特征在于所述的二級(jí)放大機(jī) 構(gòu)是微位移放大機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三自由度精密定位工作臺(tái)，包括工作臺(tái)，放大基座。工作臺(tái)與放大基臺(tái)之間通過三個(gè)圓柱桿定位。放大基座為三組二級(jí)放大機(jī)構(gòu)的互相垂直交叉組合而成。本發(fā)明能達(dá)到納米級(jí)定位精度，定位工作臺(tái)具有很好的可操作性，有效克服三組微位移放大機(jī)構(gòu)之間的輸入、輸出耦合問題，增加其工作靈活性。
文檔編號(hào)F16M11/18GK101871549SQ20101019300
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者王宏峰, 王慧 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)