專利名稱：微動(dòng)定位平臺(tái)改變行程范圍的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微動(dòng)定位裝置，特別涉及一種微動(dòng)定位平臺(tái)改變行程范圍的裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，在超精密加工、微電子工程、生物工程、納米技術(shù)等領(lǐng)域都迫切需要亞微米級(jí)甚至納米級(jí)的精密定位技術(shù)。現(xiàn)有的微動(dòng)定位平臺(tái)都僅僅具有一種行程的位移輸出范圍，當(dāng)行程較大時(shí)，很難獲得較高的輸出位移精度；為了獲得較高的微動(dòng)定位平臺(tái)輸出位移精度，定位平臺(tái)的輸出位移行程往往較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微動(dòng)定位平臺(tái)改變行程范圍的裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明包括基座、變放大倍數(shù)杠桿、復(fù)合平行四桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝在基座中部，復(fù)合平行四桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈，第四組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈，第五組兩個(gè)平行的柔性鉸及第八組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈分布于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的四周；其中I)第一組兩個(gè)柔性鉸鏈的一端分別與基座第一邊的兩端鉸接，第一組兩個(gè)柔性鉸鏈的另一端分別與第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈的一端鉸接，第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的第一邊鉸接；2)第三組兩個(gè)柔性鉸鏈的一端分別與基座第二邊的兩端鉸接，第三組兩個(gè)柔性鉸鏈的另一端分別與第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈的一端鉸接，第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的第二邊鉸接；3)第六組兩個(gè)柔性鉸鏈的一端分別與基座第三邊的兩端鉸接，第六組兩個(gè)柔性鉸鏈的另一端分別與第五組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈的一端鉸接，第五組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的第三邊鉸接；4)第七組兩個(gè)柔性鉸鏈的一端分別與基座第四邊的兩端鉸接，第七組兩個(gè)柔性鉸鏈的另一端分別與第八組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈的一端鉸接，第八組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的第四邊鉸接；基座第三邊一側(cè)下方還開(kāi)有與第六組兩個(gè)柔性鉸鏈平行的兩個(gè)凹槽，第II壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和第I壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器分別置于各自的凹槽中，在基座第二邊中部向下設(shè)置變放大倍數(shù)杠桿，變放大倍數(shù)杠桿上部的輸出鉸鏈與第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈中部相鉸接，分別通過(guò)側(cè)面的擰緊彈簧預(yù)緊螺釘使變放大倍數(shù)杠桿下部的一組兩個(gè)輸入鉸鏈分別與第II壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和第I壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器相接觸。所述的第I驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的輸入鉸鏈處產(chǎn)生位移Y1，變放大倍數(shù)杠桿的輸出鉸鏈處產(chǎn)生位移Y，此時(shí)杠桿的放大倍數(shù)K=Y/Y1=L/L1，式中L為輸出鉸鏈至固定鉸鏈的距離，LI為輸入鉸鏈至固定鉸鏈的距離；當(dāng)僅驅(qū)動(dòng)第II壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的輸入鉸鏈處產(chǎn)生位移Y2，變放大倍數(shù)杠桿的輸出鉸鏈處產(chǎn)生位移Y，此時(shí)杠桿的放大倍數(shù)K=Y/Y2=L/L2，式中L為輸出鉸鏈至固定鉸鏈的距離，L2為輸入鉸鏈至固定鉸鏈的距離；由此通過(guò)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器改變杠桿的放大倍數(shù)，使微動(dòng)定位平臺(tái)具有不同位移輸出行程。所述的變放大倍數(shù)杠桿的固定鉸鏈、一組兩個(gè)輸入鉸鏈和輸出鉸鏈均為圓弧狀柔性鉸鏈；復(fù)合平行四桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的第一組兩個(gè)柔性鉸鏈，第二組兩個(gè)柔性鉸鏈，第三組兩個(gè)柔性鉸鏈，第四組兩個(gè)柔性鉸鏈，第五組兩個(gè)柔性鉸鏈，第六組兩個(gè)柔性鉸鏈，第七組兩個(gè)柔性鉸鏈和第八組兩個(gè)柔性鉸鏈均為葉狀柔性鉸鏈。本發(fā)明具有的有益效果是
由于變放大倍數(shù)杠桿包括兩個(gè)輸入鉸鏈，驅(qū)動(dòng)靠近杠桿固定鉸鏈壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，此時(shí)杠桿具有較大的放大倍數(shù)，輸出鉸鏈處的輸出位移較大，微動(dòng)定位平臺(tái)具有較大的輸出位移行程；驅(qū)動(dòng)靠近杠桿輸出鉸鏈壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，此時(shí)杠桿具有較小的放大倍數(shù)，輸出鉸鏈處的輸出位移較小。通過(guò)驅(qū)動(dòng)不同的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器達(dá)到改變杠桿的放大倍數(shù)的目的，使微動(dòng)定位平臺(tái)具有不同的輸出位移行程。當(dāng)要求微動(dòng)定位平臺(tái)具有較大的輸出位移，而對(duì)精度要求不高時(shí)，可以選擇較大位移輸出行程；當(dāng)要求微動(dòng)平臺(tái)具有較高的位移輸出精度，而輸出位移較小時(shí)，可以選擇較小位移輸出行程。


圖I是本發(fā)明的整體機(jī)構(gòu)原理圖。圖2是變放大倍數(shù)杠桿機(jī)構(gòu)原理圖。圖中1-1，1-2-第一組兩個(gè)柔性鉸鏈，2-1，2-2-第二組兩個(gè)平行柔性鉸鏈，3-1，3-2-第三組兩個(gè)柔性鉸鏈，9-基座，4-1，4-2-第四組兩個(gè)平行柔性鉸鏈，10-輸出鉸鏈，11-變放大倍數(shù)杠桿，5-1，5-2-第五組兩個(gè)平行柔性鉸鏈，12-1，12-2- 一組輸入鉸鏈，13-固定鉸鏈，第I、第II-壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，14-1，14-2-彈簧預(yù)緊螺釘，6-1，6-2-第六組兩個(gè)柔性鉸鏈，7-1，7-2-第七組兩個(gè)柔性鉸鏈，8-1，8-2-第八組兩個(gè)平行柔性鉸鏈，15-運(yùn)動(dòng)
Tno
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明如圖I所示，本發(fā)明包括基座9、變放大倍數(shù)杠桿11、復(fù)合平行四桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)15 ;運(yùn)動(dòng)平臺(tái)15安裝在基座9中部，復(fù)合平行四桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈2-1、2-2，第四組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈4-1、4-2，第五組兩個(gè)平行的柔性鉸5-1、5-2及第八組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈8-1、8-2分布于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的四周；其中I)第一組兩個(gè)柔性鉸鏈1-1、1_2的一端分別與基座9第一邊的兩端鉸接，第一組兩個(gè)柔性鉸鏈1-1、1_2的另一端分別與第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈2-1、2-2的一端鉸接，第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈2-1、2-2的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(15)的第一邊鉸接；2)第三組兩個(gè)柔性鉸鏈3-1、3_2的一端分別與基座9第二邊的兩端鉸接，第三組兩個(gè)柔性鉸鏈3-1、3-2的另一端分別與第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈4-1、4-2的一端鉸接，第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈4-1、4-2的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)15的第二邊鉸接；3)第六組兩個(gè)柔性鉸鏈6-1、6_2的一端分別與基座9第三邊的兩端鉸接，第六組兩個(gè)柔性鉸鏈6-1、6-2的另一端分別與第五組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈5-1、5-2的一端鉸接，第五組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈5-1、5-2的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(15)的第三邊鉸接；4)第七組兩個(gè)柔性鉸鏈7-1、7_2的一端分別與基座9第四邊的兩端鉸接，第七組兩個(gè)柔性鉸鏈7-1、7-2的另一端分別與第八組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈8-1、8-2的一端鉸接，第八組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈8-1、8-2的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)15的第四邊鉸接；基座9第三邊一側(cè)下方還開(kāi)有與第六組兩個(gè)柔性鉸鏈6-1、6_2平行的兩個(gè)凹槽，第II壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和第I壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器分別置于各自的凹槽中，在基座9第二邊中部向下設(shè)置變放大倍數(shù)杠桿11，變放大倍數(shù)杠桿11上部的輸出鉸鏈13與第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈4-1、4-2中部相鉸接，分別通過(guò)側(cè)面的擰緊彈簧預(yù)緊螺釘14-1、14-2使變放大倍數(shù)杠桿11下部的一組兩個(gè)輸入鉸鏈12-1、12-2分別與第II壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和第I壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器相接觸。所述的變放大倍數(shù)杠桿的固定鉸鏈13、一組兩個(gè)輸入鉸鏈12-1、12-2和輸出鉸鏈 10均為圓弧狀柔性鉸鏈；復(fù)合平行四桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的第一組兩個(gè)柔性鉸鏈1-1、1_2，第二組兩個(gè)柔性鉸鏈2-1、2-2，第三組兩個(gè)柔性鉸鏈3-1、3-2，第四組兩個(gè)柔性鉸鏈4-1、4-2，第五組兩個(gè)柔性鉸鏈5-1、5-2，第六組兩個(gè)柔性鉸鏈6-1、6-2，第七組兩個(gè)柔性鉸鏈7-1、7-2和第八組兩個(gè)柔性鉸鏈8-1、8-2均為葉狀柔性鉸鏈。如圖I、圖2所示，第I壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器放置于基座的一個(gè)凹槽中，通過(guò)擰緊彈簧預(yù)緊螺釘14-1使第I壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器緊靠在放大杠桿輸入鉸鏈12-2處。第II壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器平行于第I壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器放置于基座的另一個(gè)凹槽中，通過(guò)擰緊彈簧預(yù)緊螺釘14-2使第II壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器緊靠在放大杠桿輸入鉸鏈12-1處。所述的第I驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的輸入鉸鏈12-2處產(chǎn)生位移Yl，變放大倍數(shù)杠桿的輸出鉸鏈10處產(chǎn)生位移Y，此時(shí)杠桿的放大倍數(shù)K=Y/Y1=L/L1，式中L為輸出鉸鏈10至固定鉸鏈13的距離，LI為輸入鉸鏈12_2至固定鉸鏈13的距離；當(dāng)僅第II驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的輸入鉸鏈12-1處產(chǎn)生位移Y2，變放大倍數(shù)杠桿的輸出鉸鏈10處產(chǎn)生位移Y，此時(shí)杠桿的放大倍數(shù)K=Y/Y2=L/L2，式中L為輸出鉸鏈10至固定鉸鏈13的距離，L2為輸入鉸鏈12-1至固定鉸鏈13的距離；由此通過(guò)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器改變杠桿的放大倍數(shù)，使微動(dòng)定位平臺(tái)具有不同位移輸出行程。
權(quán)利要求
1.一種微動(dòng)定位平臺(tái)改變行程范圍的裝置，包括基座(9)、變放大倍數(shù)杠桿(11)、復(fù)合平行四桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(15);運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(15)安裝在基座(9)中部，復(fù)合平行四桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(2-1、2-2)，第四組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(4-1、4-2)，第五組兩個(gè)平行的柔性鉸(5-1、5-2)及第八組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(8-1、8-2)分布于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的四周；其中 1)第一組兩個(gè)柔性鉸鏈(1-1、1_2)的一端分別與基座(9)第一邊的兩端鉸接，第一組兩個(gè)柔性鉸鏈(1-1、1_2)的另一端分別與第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(2-1、2-2)的一端鉸接，第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(2-1、2-2)的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(15)的第一邊鉸接； 2)第三組兩個(gè)柔性鉸鏈(3-1、3-2)的一端分別與基座(9)第二邊的兩端鉸接，第三組兩個(gè)柔性鉸鏈(3-1、3-2)的另一端分別與第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(4-1、4-2)的一端鉸接，第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(4-1、4-2)的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(15)的第二邊鉸接； 3 )第六組兩個(gè)柔性鉸鏈(6-1、6-2 )的一端分別與基座(9 )第三邊的兩端鉸接，第六組兩個(gè)柔性鉸鏈(6-1、6-2)的另一端分別與第五組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(5-1、5-2)的一端鉸接，第五組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(5-1、5-2)的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(15)的第三邊鉸接； 4)第七組兩個(gè)柔性鉸鏈(7-1、7-2)的一端分別與基座(9)第四邊的兩端鉸接，第七組兩個(gè)柔性鉸鏈(7-1、7-2)的另一端分別與第八組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(8-1、8-2)的一端鉸接，第八組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(8-1、8-2)的另一端分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(15)的第四邊鉸接；其特征在于 基座(9)第三邊一側(cè)下方還開(kāi)有與第六組兩個(gè)柔性鉸鏈(6-1、6-2)平行的兩個(gè)凹槽，第II壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和第I壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器分別置于各自的凹槽中，在基座(9)第二邊中部向下設(shè)置變放大倍數(shù)杠桿(11)，變放大倍數(shù)杠桿(11)上部的輸出鉸鏈(13)與第二組兩個(gè)平行的柔性鉸鏈(4-1、4-2)中部相鉸接，分別通過(guò)側(cè)面的擰緊彈簧預(yù)緊螺釘(14-1、14-2)使變放大倍數(shù)杠桿(11)下部的一組兩個(gè)輸入鉸鏈(12-1、12-2)分別與第II壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和第I壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微動(dòng)定位平臺(tái)改變行程范圍的裝置，其特征在于所述的第I驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，輸入鉸鏈(12-2)處產(chǎn)生位移Y1，變放大倍數(shù)杠桿的輸出鉸鏈(IO )處產(chǎn)生位移Y，此時(shí)杠桿的放大倍數(shù)K=Y/YI =L/LI，式中L為輸出鉸鏈(IO )至固定鉸鏈(13)的距離，LI為輸入鉸鏈(12-2)至固定鉸鏈(13)的距離；所述的第II壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，輸入鉸鏈12-1處產(chǎn)生位移Y2，變放大倍數(shù)杠桿的輸出鉸鏈(10)處產(chǎn)生位移Y，此時(shí)杠桿的放大倍數(shù)K = Y/Y2 = L/L2，式中L為輸出鉸鏈(10 )至固定鉸鏈(13 )的距離，L2為輸入鉸鏈(12-1)至固定鉸鏈(13)的距離；由此通過(guò)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器改變杠桿的放大倍數(shù)，使微動(dòng)定位平臺(tái)具有不同位移輸出行程。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微動(dòng)定位平臺(tái)改變行程范圍的裝置，其特征在于所述的變放大倍數(shù)杠桿的固定鉸鏈(13)、一組兩個(gè)輸入鉸鏈(12-1、12-2)和輸出鉸鏈(10)均為圓弧狀柔性鉸鏈；復(fù)合平行四桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的第一組兩個(gè)柔性鉸鏈(1-1、1-2)，第二組兩個(gè)柔性鉸鏈(2-1、2-2 )，第三組兩個(gè)柔性鉸鏈(3-1、3-2 )，第四組兩個(gè)柔性鉸鏈(4-1、4-2 )，第五組兩個(gè)柔性鉸鏈(5-1、5-2)，第六組兩個(gè)柔性鉸鏈(6-1、6-2)，第七組兩個(gè)柔性鉸鏈(7-1、7-2)和第八組兩個(gè)柔性鉸鏈(8-1、8-2)均為葉狀柔性鉸鏈。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微動(dòng)定位平臺(tái)改變行程范圍的裝置。該裝置由基座、變放大倍數(shù)杠桿、復(fù)合平行四桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成。基座的下方還開(kāi)有兩個(gè)平行的凹槽，兩個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器分別置于各自的凹槽中，在基座中部向下設(shè)置變放大倍數(shù)杠桿，變放大倍數(shù)杠桿上部的輸出鉸鏈與兩個(gè)平行的柔性鉸鏈中部相鉸接，分別通過(guò)預(yù)緊螺釘使變放大倍數(shù)杠桿下部的兩個(gè)輸入鉸鏈分別與兩壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器相接觸。變放大倍數(shù)杠桿具有一個(gè)固定鉸鏈與基座相連接，兩個(gè)輸入鉸鏈可獨(dú)立接收壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的輸入位移，將放大后的位移輸出至運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，使平臺(tái)的輸出位移具有兩種行程范圍，從而實(shí)現(xiàn)小行程高精度、或精度要求稍低但行程要求較大的復(fù)合行程范圍功能。
文檔編號(hào)G12B5/00GK102682857SQ20121014758
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者盧科青, 王文, 賀瑤 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)