[发明专利]一种基于柔性铰链的模块化六自由度精密微动机构

说明书

本发明公开了一种基于柔性铰链的模块化六自由度精密微动机构，其中包括有第一原始驱动块、输出架、第二原始驱动块、第三原始驱动块、固定面板、安装面板；该装置由压电系统驱动，其中压电驱动系统包括信号发生器、功率放大器和压电陶瓷几部分；信号发生器生成信号源，通过功率放大器将信号发生器的输出信号放大，从而促动压电陶瓷产生直线位移，此外压电陶瓷推动柔性铰链使得装置实现各项位移；第一原始驱动块、第二原始驱动块、第三原始驱动块均由直梁型铰链所构成的平行四边形结构垂直排布组成。

技术领域

本发明涉及振动辅助加工技术领域，具体涉及一种基于柔性铰链的模块化六自由度精密微动机构。

背景技术

振动辅助加工技术是一种利用数控加工技术以及振动装置加工微结构表面等带有复杂微尺寸形状零件的一门技术。与传统的加工工艺不同，振动辅助加工根据被加工表面的表面特征生成加工策略，即建立工具和工件的进给运动，根据进给运动曲线的变化频率和大小拆解为数控加工机床控制部分以及微运动装置控制部分。将进给量较大或者变化频率相对较低的部分利用数控加工实现，将进给量较小或者频率变化相对较高的部分利用微动装置实现。微动装置辅助制造特别对于微结构型表面的加工有着至关重要的作用，一方面微动装置高频率输出增加了加工效率，另一方面微动装置运动精度较高、灵敏度较高，对于微结构型表面甚至普通数控机床难以制造的微纳表面提出了解决方案。

对于振动辅助加工技术而言，微动装置的设计直接影响到了加工灵活性、加工效率以及加工精度。对于加工轴数较多的情况下，要求微动装置同样具有多自由度的微动能力，空间六自由度装置的设计极大提高了加工灵活性。由于数控机床工具运行的过程中存在转动惯量且运动精度受限，六自由度微动装置间接消除了机床微动的运动误差，提高了机床的加工精度范围，使得微结构型表面加工技术更加稳定高效。

精密定位/进给是在微纳加工技术、微电子工程、生物工程、精密工程、计量科学技术等领域的关键技术。随着精密定位技术的发展，对于定位精度的要求也随之增加。传统的密定位平台均采用并联形式，也能够满足大多数的状况下的需求，但是刚性构件运动过程中的间隙、摩擦、磨损等问题难以解决。由于这些因素的影响，刚性紧密定位精度仅停留在微米级别。柔性铰链机构的设计避免了上述的不足，将定位水平提升到纳米级别。本发明的六自由度紧密微动机构同样采用并联形式，在并联刚性构件的基础上，利用柔性铰链提升精度。六自由度精密微动机构也对于装置定位的灵活性提供了极大的便利。

发明内容

本发明设计开发了一种基于柔性铰链的模块化六自由度精密微动机构，本发明的发明目的是解决振动辅助加工中的一些问题，提升辅助装置的自由度即提高加工的灵活性能，提高辅助装置的固有频率即提高加工效率，提高辅助装置的运行精度即提高加工精度。利用压电陶瓷驱动，实现了加工的微纳分辨率及解决了微结构创成及加工问题。

本发明提供的技术方案为：

一种基于柔性铰链的模块化六自由度精密微动机构，包括：

安装面板；

固定面板，其固定可拆卸的安装在所述安装面板上；

第一原始驱动块，其可拆卸的安装在所述固定面板上；

其中，所述第一原始驱动块上包括多个第一竖直支撑架、在所述第一竖直支撑架之间柔性连接的第一直接驱动块和与所述第一直接驱动块柔性连接的第一输出块；

第二原始驱动块，其可拆卸的安装在所述固定面板上；

其中，所述第二原始驱动块上包括多个竖直支撑板、多个第二竖直支撑架，在所述竖直支撑板之间柔性连接的第二直接驱动块、在所述第二直接驱动块和所述第二竖直支撑架之间柔性连接的第三直接驱动块和与所述第二直接驱动块和所述第三直接驱动块同时柔性连接的第二输出块；

两个第三原始驱动块，其可拆卸的安装在所述固定面板上；