[发明专利]一种大承载柔性铰链导向机构

说明书

本发明公开了一种大承载柔性铰链导向机构，其包括：核心运动平台(3)、刚性支撑平台(1)、分别设置在不同方向上的主柔性铰链组(2)和次柔性铰链组(401)。通过主柔性铰链组(2)和次柔性铰链组(401)的配合，有效防止核心运动平台受到驱动器作用力矩过大时，核心运动平台无法实现预期定位精度的技术问题。

技术领域

本发明涉及精密运动平台的技术领域，更具体地，涉及一种大承载柔性铰链导向机构。

背景技术

由于具有无摩擦、免润滑等特点，柔性铰链在精密运动平台设计中得到了广泛应用。在精密运动平台设计中，柔性铰链主要被用于导向机构设计。

图1为现有的典型柔性铰链导向机构。如图1所示，核心运动平台3通过柔性铰链阵列2与刚性支撑平台1连接。图1所示的柔性铰链阵列2中采用直梁型柔性铰链，特别的，所述柔性铰链阵列2也可以为由图2所示的切口型柔性铰链所构成的柔性铰链阵列2a。

图1所示的柔性铰链导向结构的工作原理如图3所示。刚性支撑平台1固定在机座或初级运动平台上，核心运动平台3与驱动器刚性连接。柔性铰链阵列2在驱动器作用下发生图3(II)所示变形，所述核心运动平台3按照柔性铰链阵列2的刚度特性规律发生变形，产生指定位移。

图1或图2所示的现有柔性铰链导向机构存在如下问题：当所述核心运动平台3所受到驱动器作用力矩过大时，所述柔性铰链阵列2可能产生如图4(I)所示的非工作方向变形，进而使所述核心运动平台3产生图4(I)所示的偏转位移，导致所述核心运动平台3无法实现预期定位精度；当所述核心运动平台3所承受的外载荷较大时，所述柔性铰链阵列2可能产生如图4(II)所示的非工作方向变形，同样将导致所述核心运动平台3无法实现预期定位精度。

采用通用气浮或磁悬浮支撑方式对柔性铰链导向机构进行刚度增强的方式可以较好地提高柔性铰链导向机构抵抗非工作方向变形的能力，但上述方式的主要缺点在于制造与使用成本较高，限制了其使用范围。

专利CN201610508540.X中提出了用低摩擦直线轴承和局部磁力支撑等来增强柔性铰链导向机构抵抗非工作方向变形能力。上述方式存在的主要的缺点有：(1)只能小幅增强承载刚度和抵抗非工作方向的变形能力，刚度增强效果有限；(2)需要采用特定标准零部件，增加了制造成本，并限制了结构设计自由度。

发明内容

为了解决核心运动平台受到驱动器作用力矩过大时，柔性铰链阵列产生非工作方向变形，进而使核心运动平台产生偏转位移，导致核心运动平台无法实现预期定位精度的技术问题，本发明提供了一种大承载柔性铰链导向机构。

本发明采用的技术方案是：一种大承载柔性铰链导向机构，其包括：核心运动平台(3)、主柔性铰链组(2)、刚性支撑平台(1)和次柔性铰链组(401)；

所述核心运动平台(3)分别通过主柔性铰链组(2)和次柔性铰链组(401)与所述刚性支撑平台(1)连接；

所述主柔性铰链组(2)设置在所述核心运动平台(3)的运动方向的侧方；

所述次柔性铰链组(401)设置在所述核心运动平台(3)的运动方向上；

所述主柔性铰链组(2)与所述次柔性铰链组(401)的柔性铰链的布局方向在所述核心运动平台(3)运动方向的方向平面内相互垂直，且均相对于所述核心运动平台(3)对称布置。

优选地，所述核心运动平台(3)通过刚性连接部(402)与所述次柔性铰链组(401)连接。

优选地，所述主柔性铰链组(2)与次柔性铰链组(401)内的柔性铰链与所述刚性支撑平台(1)为一体式加工制造。