[发明专利]三自由度精密定位工作台

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密定位工作台，特别是涉及一种可实现沿X、Y、Z方向精密移动的精密定位工作台。

背景技术

目前，精密定位平台都不具有驱动冗余性能。所谓冗余，就是从安全角度考虑多余的一个量，这个量就是为了保障仪器、设备或某项工作在非正常情况下也能正常运转。如果运动平台处于非正常情况时，将失去一个或数个自由度降低完成任务的能力。因此，可以通过增加一个或数个驱动输入来改善工作台的工作能力，满足避免接近非正常情况的要求。这种冗余精密定位平台能够优化可操作性、改善运动学和动力学特性。另外，现有的三自由度精密定位平台一般均存在输入、输出耦合问题，从而影响了工作精度，增加控制难度。

发明内容

为克服上述已有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种三自由度精密定位工作台，该定位工作台可同时避免各自由度方向上运动间的干扰，优化可操作度，改善运动学和动力学特性，而且整个定位平台本体是一体的，可以由一块材料加工而成。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种三自由度精密定位工作台，包括工作平台和放大基座，所述工作平台与放大基座之间通过三个圆柱杆连接，所述的放大基座为三组二级放大机构的互相垂直交叉组合而成。

所述的圆柱杆由弹簧推动，并受到弹簧的预紧力，圆柱杆可随弹簧的伸缩在放大基座中移动。

所述的工作平台在三个相邻面开有互相垂直的内槽。

所述的二级放大机构是微位移放大机构。

与现有技术相比，本发明的有益效果可以是：

本发明采用了三组驱动输入，各驱动输入间互不影响增加了定位工作台的可操作性，可以满足运动学要求，通过增加放大机构的级数还可以扩大定位平台的工作范围；由于采用了柔性铰链6连接，保证了运动传递的无间隙、无摩擦、免润滑、高精度和高稳定性；由于采用了垂直结构，可以有效避免输入、输出的耦合效应，避免积累误差，有效提高工作台的精度；由于工作台通过圆柱杆连接，当圆柱杆推进放大基座内，可将工作台卸下，装配方便。

本发明不仅能达到纳米级定位精度，而且整个定位工作台本体的可操作度、运动学和动力学特性都能得到很大的改善。精密定位工作台在满足运动学要求的同时，还可以扩大定位工作台的工作范围，增加其工作灵活性，有效克服输入、输出耦合问题。

附图说明

图1是本发明定位工作台的主视图；

图2是本发明定位工作台的结构轴测图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

如附图1、图2所示，本发明的三自由度精密定位工作台，包括工作平台5和放大基座1，所述工作平台5与放大基座1之间通过三个圆柱杆4连接，所述的放大基座1为三组二级放大机构的互相垂直交叉组合而成。

所述的圆柱杆4由弹簧3推动，并受到弹簧3的预紧力，圆柱杆4可随弹簧3的伸缩在放大基座1中移动。

所述的工作平台5在三个相邻面开有互相垂直的内槽，用以控制一个自由度方向上的运动，而对另外两个自由度方向上的运动不做约束。

放大基座中含有三个结构相同空间位置相互垂直的二级放大机构，二级放大机构是微位移放大机构。放大机构由驱动器2提供输入位移，该驱动器2可以是压电陶瓷，通过给压电陶瓷一个电压量，压电陶瓷会给出输入位移。每个放大机构从而确定一个自由度方向上的位移输出。

本发明采用了三组驱动输入，各驱动输入间互不影响增加了定位工作台的可操作性，可以满足运动学要求，通过增加放大机构的级数还可以扩大定位平台的工作范围；由于采用了柔性铰链6连接，保证了运动传递的无间隙、无摩擦、免润滑、高精度和高稳定性；由于采用了垂直结构，可以有效避免输入、输出的耦合效应，避免积累误差，有效提高工作台的精度；由于工作台通过圆柱杆连接，当圆柱杆推进放大基座内，可将工作台卸下，装配方便。

本发明能达到纳米级定位精度，定位工作台具有很好的可操作性，有效克服三组微位移放大机构之间的输入、输出耦合问题，增加其工作灵活性。本发明通过采用二级柔性放大机构扩大工作台的运动范围。本精密定位工作台在机械精密加工、微机械手、光学系统定位、医疗与生物学微型操作等领域有广泛应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视权利要求书所界定范围为准。