[发明专利]基于差动杠杆原理的柔性铰链定位装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大行程高分辨率微驱动定位装置。

背景技术

随着微/纳米技术的迅猛发展，在微小机械零件装配、MEMS(微机电系统)组装、细胞操作、精密光学等高技术领域中，迫切需要具有大行程高分辨率微驱动定位装置。目前这类定位装置多数采用串联杠杆原理，即通过多级杠杆机构串联，对输入位移逐级放大来达到输出范围要求。基于该原理的定位平台，在协调大行程和高分辨率方面存在着瓶颈问题。因为串联杠杆原理只有一个输入，通过对该输入的放大来达到所需的行程范围。当输入处致动器的行程和分辨率一定时，经过串联杠杆的放大后，其行程和分辨率值被放大同样的倍数，也就是说分辨率的质量随着行程的增大而下降。除此之外，串联杠杆原理其本身的特点，还导致定位平台的体积大、刚度低。

发明内容

本发明的目的在于克服目前柔性铰链定位平台存在大行程下高分辨率较难达到，且体积大、刚度低的缺点，提供一种基于差动杠杆原理的柔性铰链定位装置。

本发明的装置包括杠杆壳体、第一杠杆、第二杠杆、第一输入平台、第二输入平台、输出平台、第一致动器、第二致动器、第一紧固螺钉和第二紧固螺钉，所述杠杆壳体上设有前后通透的杠杆致动腔，第一杠杆设置在杠杆致动腔内的左下方，且第一杠杆的下端面和与其对应的杠杆壳体内壁通过第一柔性铰链连接，第一输入平台设置在第一杠杆的上方，且第一输入平台的下端面和与其对应的第一杠杆的上端面通过第二柔性铰链连接，第二杠杆设置在杠杆致动腔内的右上方，且第二杠杆的下端面和与其对应的第一杠杆的上端面通过第三柔性铰链连接，第二输入平台设置在第二杠杆的左下方，且第二输入平台的上端面和与其对应的第二杠杆的下端面通过第四柔性铰链连接，输出平台设置在第二杠杆的右下方，且输出平台的上端面和与其对应的第二杠杆的下端面通过第五柔性铰链连接，输出平台的左侧端面和与其对应的杠杆壳体内壁通过第六柔性铰链连接，输出平台的右侧端面和与其对应的杠杆壳体内壁通过两个第七柔性铰链连接，第一致动器设置在杠杆致动腔内且安装在第一输入平台的上端面上，第一紧固螺钉的螺纹端端面顶在第一致动器上，第二致动器设置在杠杆致动腔内且安装在第二输入平台的下端面处，第二紧固螺钉的螺纹端端面顶在第二致动器上，第一紧固螺钉和第二紧固螺钉均与杠杆壳体螺纹连接，输出平台的前后端面上设有两个外部负载连接孔。

本发明的优点是：由于柔性铰链可以实现无间隙、无摩擦传动，且本发明的第一杠杆与杠杆壳体、第一杠杆与第一输入平台、第二杠杆与第一杠杆、第二杠杆与第二输入平台、第二杠杆与输出平台及输出平台6与杠杆壳体均通过柔性铰链连接，因此，本发明装置采用柔性铰链作为运动副，利用第一致动器和第二致动器双压电陶瓷驱动，从而实现差动杠杆传动。本发明经实验测试，行程达到250μm，分辨率达到10nm。因此，本发明具备行程大、分辨率高、刚度高、结构紧凑等优点。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构主剖视图，图2是圆形柔性铰链的结构示意图，图3是直角柔性铰链的结构示意图，图4是本发明装置的整体结构立体图(图中M为杠杆壳体1的后端面)。

具体实施方式