[发明专利]驱动器浮动的三维无耦合微位移工作台

摘要

本发明涉及驱动器浮动的三维无耦合微位移工作台。该工作台包括基板、Z向下框、Z向上框、内工作台、工作台、Z向驱动单元、支撑杆、驱动支链、Z向支撑单元、电致伸缩器件，其特征在于：基板中部设有贯通的空腔，空腔中部设有内工作台，工作台设置在内工作台的正上方，并通过四根均布的支撑杆跨过Z向上框连接着内工作台上表面。本发明采用空间柔性铰链杆和平面柔性铰链杆形成双层柔性铰链杆对称一体化结构，以电致伸缩器件作为驱动元件，可完全消除耦合运动，实现输出位移与输入位移成线性关系的三维无耦合微位移输出，具有分辨率高、结构紧凑的优点，可应用于微机电系统、扫描探测显微镜、超精密加工、光学元件制造以及生物医学工程等领域。

主权项

驱动器浮动的三维无耦合微位移工作台，包括基板（1）、Z向下框（2）、Z向上框（3）、内工作台（4）、工作台（5）、驱动单元（6）、支撑杆（7）、驱动支链（8）、Z向支撑单元（9）、电致伸缩器件（10），其特征在于：所述基板（1）中部设有贯通的空腔，所述空腔中部设置内工作台（4），所述内工作台（4）沿X、Y方向对称分布有四个内工作台凸缘（13）；所述Z向下框（2）、Z向上框（3）为截面呈正方形的C形杆状，分别垂直连接着基板（1）的上表面和下表面中部；所述工作台（5）设置在内工作台（4）的正上方，并通过四根均布的支撑杆（7）跨过Z向上框（3）连接着内工作台（4）上表面；所述驱动支链（8）用于连接着基板（1）与内工作台（4），驱动支链（8）一端两侧边缘对称位置分别设有驱动侧板（16），驱动支链（8）设有驱动侧板的一端通过两根平面柔性铰链杆（12）与工作台凸缘（13）连接，另一端通过两根空间柔性铰链杆（11）与基板（1）连接，所述驱动支链（8）共有两个，分别设置于基板（1）空腔X‑方向、Y‑方向的中部；所述驱动单元（6）一端两侧对称设有连接板（14），并在设有连接板一端的中部开设了用于放置电致伸缩器件（10）的凹槽（15），所述驱动单元（6）共三个，分别位于基板（1）空腔X+方向、Y+方向的中部以及内工作台（4）与Z向下框（2）之间的Z‑方向，其中X+方向、Y+方向的驱动单元（6）通过两根平面柔性铰链杆（12）与工作台凸缘（13）连接，另一端通过两根空间柔性铰链杆（11）与基板（1）连接，Z‑方向的驱动单元（6）一端通过两根空间柔性铰链杆（11）与Z向下框（2）连接，另一端通过两根平面柔性铰链杆（12）与驱动支座（17）连接；所述驱动支座（17）用于连接Z‑方向的驱动单元（6）与内工作台（4），内工作台（4）上表面对称位置设置了另一个驱动支座（17）用于连接Z向支撑单元（9）与内工作台（4）；所述Z向支撑单元（9）一端通过两根平面柔性铰链杆（12）与驱动支座（17）相连，另一端通过两根空间柔性铰链杆（11）与Z向上框（3）连接；所述电致伸缩器件（10）置于所述凹槽（15）中部，其中：X+方向、Y+方向的电致伸缩器件（10）一端顶紧凹槽（15）的侧壁，另一端顶在内工作台凸缘（13）上，Z‑方向的电致伸缩器件（10）一端顶紧凹槽（15）的侧壁，另一端顶在驱动支座（17）上。