專利名稱：一種平面三自由度柔順精密定位平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密定位平臺，尤其涉及一種平面三自由度柔順精密定位平臺。
背景技術(shù)：
目前，精密定位平臺的傳動副較多采用的是傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，因此，不可避免地存在著間隙、摩擦，定位精度很難提升到亞微米級；近年來，高精度的三自由度定位平臺多采用上下兩層平臺，可以實現(xiàn)亞微米級定位，但其加工復(fù)雜，平臺的穩(wěn)定性也不好。
發(fā)明內(nèi)容
為了能夠同時達到極高的精度和易于加工的特性，本發(fā)明提供了一種平面三自由度柔順精密定位平臺，該定位平臺不僅能達到納米級分辨率、亞微米級的定位精度，而且整個定位平臺本體是單層一體式的，可以由一塊材料加工而成。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的平面三自由度柔順精密定位平臺包括輸出平臺、基座、三個柔順機構(gòu)、三個壓電驅(qū)動器、三個驅(qū)動器定位裝置、三個位移傳感器和控制器，所述輸出平臺與基座通過三個柔順機構(gòu)連接，每個壓電驅(qū)動器通過一個驅(qū)動器定位裝置與基座相連，每個壓電驅(qū)動器的前端與一個柔順機構(gòu)之間有間隙或緊靠著，通過調(diào)節(jié)壓電驅(qū)動器的調(diào)節(jié)螺栓可以調(diào)節(jié)壓電驅(qū)動器和柔順機構(gòu)之間的間隙和作用力；每個位移傳感器通過一個傳感器定位裝置與基座相連，每個位移傳感器的探頭與輸出平臺的邊緣接觸；三個柔順機構(gòu)以及三個位移傳感器沿輸出平臺中心向外呈120°角分布；所述控制器與三個壓電驅(qū)動器及三個位移傳感器相連。
所述柔順機構(gòu)是具有一級位移放大功能的柔順機構(gòu)。
所述壓電驅(qū)動器是壓電陶瓷驅(qū)動器。
三個具有一級位移放大功能的柔順機構(gòu)以及三個位移傳感器沿輸出平臺中心向外呈120°角分布，三個壓電驅(qū)動器的輸出經(jīng)過具有一級位移放大功能的柔順機構(gòu)將位移放大后傳遞到輸出平臺，三個位移傳感器將輸出平臺的位置信息反饋到控制器，形成閉環(huán)反饋，通過控制三個壓電驅(qū)動器的輸出，就可以調(diào)整輸出平臺的位置和運動，以達到需要的定位和精度。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果本發(fā)明由于三個柔順機構(gòu)以及三個位移傳感器沿輸出平臺中心向外呈120°角分布，保證了運動傳遞的無間隙、無摩擦、免潤滑、高精度性和高穩(wěn)定性，并且提高了輸出平臺移動的直線度；由于采用了柔順機構(gòu)，不僅使得輸出平臺能同時提供X、Y方向平移，Z方向旋轉(zhuǎn)，而且使得輸出平臺和基座都在同一層次上；采用壓電陶瓷驅(qū)動器作為壓電驅(qū)動器，保證了驅(qū)動源的高精度運動輸出和快的響應(yīng)速度。
圖1是本發(fā)明的平面三自由度柔順精密定位平臺除控制器外的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-基座 2、3、4-壓電驅(qū)動器 5、6、7-柔順機構(gòu) 8、9、10-位移傳感器 11、12、13-驅(qū)動器定位裝置 14、15、16-壓電驅(qū)動器的調(diào)節(jié)螺栓 17、18、19-傳感器定位裝置 20-輸出平臺
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地描述。
圖1是本發(fā)明的平面三自由度柔順精密定位平臺除控制器外的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的平面三自由度柔順精密定位平臺包括輸出平臺20，基座1，三個柔順機構(gòu)5、6和7，三個壓電驅(qū)動器2、3和4，三個驅(qū)動器定位裝置11、12和13、三個位移傳感器8、9和10，還包括控制器。
輸出平臺20與基座1通過三個柔順機構(gòu)5、6、7連接；壓電驅(qū)動器2通過驅(qū)動器定位裝置11與基座1相連，其前端與柔順機構(gòu)5之間有間隙或緊靠著；壓電驅(qū)動器3通過驅(qū)動器定位裝置12與基座1相連，其前端與柔順機構(gòu)6之間有間隙或緊靠著；壓電驅(qū)動器4通過驅(qū)動器定位裝置13與基座1相連，其前端與柔順機構(gòu)7之間有間隙或緊靠著；通過調(diào)節(jié)壓電驅(qū)動器2、3、4的調(diào)節(jié)螺栓14、15、16可以調(diào)節(jié)壓電驅(qū)動器2、3、4和柔順機構(gòu)5、6、7之間的間隙和作用力；位移傳感器8通過傳感器定位裝置17與基座1相連，位移傳感器8的探頭與輸出平臺20的邊緣接觸；位移傳感器9通過傳感器定位裝置18與基座1相連，位移傳感器9的探頭與輸出平臺20的邊緣接觸；位移傳感器10通過傳感器定位裝置19與基座1相連，位移傳感器10的探頭與輸出平臺20的邊緣接觸；三個柔順機構(gòu)5、6、7以及三個位移傳感器8、9、10沿輸出平臺20中心向外呈120°角分布；所述控制器與三個壓電驅(qū)動器2、3、4及三個位移傳感器8、9、10相連。
上述柔順機構(gòu)5、6、7是具有一級位移放大功能的柔順機構(gòu)。
上述壓電驅(qū)動器2、3、4是壓電陶瓷驅(qū)動器。
三個壓電驅(qū)動器2、3、4的輸出經(jīng)過具有一級位移放大功能的柔順機構(gòu)將位移放大后傳遞到輸出平臺20，三個位移傳感器8、9、10將輸出平臺20的位置信息反饋到控制器，形成閉環(huán)反饋，通過控制三個壓電驅(qū)動器2、3、4的輸出，就可以調(diào)整輸出平臺20的位置和運動，以達到需要的定位和精度。
本發(fā)明保證了運動傳遞的無間隙、無摩擦、免潤滑、高精度性和高穩(wěn)定性，提高了輸出平臺20移動的直線度，使輸出平臺20能同時提供X、Y方向平移，Z方向旋轉(zhuǎn)，而且使得輸出平臺20和基座1都在同一層次上，保證了驅(qū)動源的高精度運動輸出和快的響應(yīng)速度，具有納米級的分辨率和亞微米級的定位精度。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于精密定位領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種平面三自由度柔順精密定位平臺，包括輸出平臺、基座，其特征在于還包括三個柔順機構(gòu)、三個壓電驅(qū)動器、三個驅(qū)動器定位裝置、三個位移傳感器和控制器，所述輸出平臺與基座通過三個柔順機構(gòu)連接，每個壓電驅(qū)動器通過一個驅(qū)動器定位裝置與基座相連，每個壓電驅(qū)動器的前端與一個柔順機構(gòu)之間有間隙或緊靠著，通過調(diào)節(jié)壓電驅(qū)動器的調(diào)節(jié)螺栓可以調(diào)節(jié)壓電驅(qū)動器和柔順機構(gòu)之間的間隙和作用力；每個位移傳感器通過一個傳感器定位裝置與基座相連，每個位移傳感器的探頭與輸出平臺的邊緣接觸；三個柔順機構(gòu)以及三個位移傳感器沿輸出平臺中心向外呈120°角分布；所述控制器與三個壓電驅(qū)動器及三個位移傳感器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面三自由度柔順精密定位平臺，其特征在于所述柔順機構(gòu)是具有一級位移放大功能的柔順機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面三自由度柔順精密定位平臺，其特征在于所述壓電驅(qū)動器是壓電陶瓷驅(qū)動器。
全文摘要
本發(fā)明是一種平面三自由度柔順精密定位平臺，包括輸出平臺、基座、三個柔順機構(gòu)、三個壓電驅(qū)動器、三個驅(qū)動器定位裝置、三個位移傳感器和控制器。本發(fā)明由于三個柔順機構(gòu)以及三個位移傳感器沿輸出平臺中心向外呈120°角分布，保證了運動傳遞的無間隙、無摩擦、免潤滑、高精度性和高穩(wěn)定性，并且提高了輸出平臺移動的直線度；由于采用了柔順機構(gòu)，不僅使得輸出平臺能同時提供X、Y方向平移，Z方向旋轉(zhuǎn)，而且使得輸出平臺和基座都在同一層次上；采用壓電陶瓷驅(qū)動器作為壓電驅(qū)動器，保證了驅(qū)動源的高精度運動輸出和快的響應(yīng)速度，具有納米級的分辨率和亞微米級的定位精度。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于精密定位領(lǐng)域。
文檔編號B25H1/00GK1645518SQ200410077680
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者張憲民, 王 華, 歐陽高飛, 鄧俊廣, 盧盛林 申請人:華南理工大學(xué)