[发明专利]一种并联式xyz三自由度微定位平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种xyz三自由度微定位平台，特别是涉及一种并联式xyz三自由度微定位平台。

背景技术

随着微纳技术的发展，具有高精度的微定位平台成为不可或缺的部件。目前情况下，xy平面微定位平台的结构设计虽然已经有取得了重大发展，但是对其大行程、高精度的要求还有待提高。除此之外，将z向运动与xy平面运动结合集成到一个平台上有着重要的应用，虽然将z向微定位机构与xy平面微定位机构进行串联可实现这一功能，但是这种简单的串联使z向微定位机构的质量完全附着到了xy平面定位机构的运动平台上，从而明显降低了定位平台的固有频率，减小了平台的工作带宽。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种并联式xyz三自由度微定位平台，该平台不仅能够实现xy平面上大行程高精度的运动、实现z向高精度运动，还能够保证定位平台的固有频率不会明显减小。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种并联式xyz三自由度微定位平台，包括底座和并联在其上面的xy平面微定位机构和z向微定位机构；所述xy平面微定位机构与所述底座平行，所述xy平面微定位机构采用全对称结构，包括基座Ⅰ和位于其中间位置处的运动平台Ⅰ，所述运动平台Ⅰ的外周边设有均布的四个U形柔性铰链，每个U形柔性铰链的外端连接有一个连接块，一个所述连接块通过一个双平行板柔性铰链Ⅰ与所述基座Ⅰ连接；所述基座Ⅰ固接在四个均布的支撑块上，所述支撑块固定在所述底座上；相邻的两个所述连接块分别由一个x向布置的音圈电机和一个y向布置的音圈电机驱动，所述音圈电机通过电机支座固定在所述底座上；所述z向微定位机构包括从下至上依次设置的基座Ⅱ、框式双平行板柔性铰链和运动平台Ⅱ，所述运动平台Ⅱ位于所述运动平台Ⅰ的中央上方，二者通过双平行板柔性铰链Ⅱ连接，所述双平行板柔性铰链Ⅱ沿x向或y向设置；所述运动平台Ⅱ的底面通过一个沿y向设置的半圆形柔性铰链Ⅳ和一个沿x向设置的半圆形柔性铰链Ⅲ与所述框式双平行板柔性铰链的顶面连接，所述半圆形柔性铰链Ⅲ和所述半圆形柔性铰链Ⅳ串联，所述框式双平行板柔性铰链的底面通过一个沿y向设置的半圆形柔性铰链Ⅱ和一个沿x向设置的半圆形柔性铰链Ⅰ与所述基座Ⅱ的顶面连接，所述半圆形柔性铰链Ⅰ和半圆形柔性铰链Ⅱ串联，所述基座Ⅱ固接在所述底座上；在所述框式双平行板柔性铰链中部设有压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器的输出端通过预紧螺栓和盖形螺母连接，所述盖形螺母顶在所述框式双平行板柔性铰链的顶部下方；所述压电陶瓷驱动器以及所述半圆形柔性铰链Ⅰ、所述半圆形柔性铰链Ⅱ、所述半圆形柔性铰链Ⅲ和所述半圆形柔性铰链Ⅳ的中心位于同一竖直直线上。

所述半圆形柔性铰链Ⅲ与所述框式双平行板柔性铰链连接，所述半圆形柔性铰链Ⅱ与所述框式双平行板柔性铰链连接。

所述半圆形柔性铰链Ⅳ与所述框式双平行板柔性铰链连接，所述半圆形柔性铰链Ⅰ与所述框式双平行板柔性铰链连接。

所述盖形螺母的顶部采用球形结构。

本发明具有的优点和积极效果是：与xy平面微定位机构并联的z向微定位机构的质量主要由底座支撑，对xy平面微定位机构的运动平台Ⅰ只增加了很小的质量，且对xy平面微定位机构在x向和y向的刚度有所提高，因此保证了定位平台的固有频率不会明显减小。同时，xy平面微定位机构采用音圈电机驱动，实现了xy平面上大行程、高精度的运动，U形柔性铰链在运动过程中承受拉力，可避免细长的柔性铰链在承受压力时失稳。与xy平面微定位机构并联连接的z向微定位机构对运动平台Ⅰ具有z向支撑作用，提高了平台的z向刚度，半圆形柔性铰链Ⅰ与半圆形柔性铰链Ⅲ的联合使用解除了z向微定位机构对运动平台y向的运动限制，半圆形柔性铰链Ⅱ与半圆形柔性铰链Ⅳ的联合使用解除了z向微定位机构对运动平台x向的运动限制。压电陶瓷驱动器能够驱动运动平台Ⅱ进行z向高精度运动。综上所述，本发明通过采用z向微定位机构与xy平面微定位机构并联的结构，实现了x/y/z三个方向上的高精度运动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为的xy平面微定位机构结构示意图；

图3为本发明的z向微定位机构结构示意图。