[发明专利]一种带增强柔性铰链组的刚柔耦合平台及运动平台

说明书

一种带增强柔性铰链组的刚柔耦合平台及运动平台，该带增强柔性铰链组的刚柔耦合平台包括：运动平台刚性框架、核心运动平台和柔性铰链组；所述柔性铰链组包括：多片弹簧片、多组垫片组；相邻两片所述弹簧片之间均有一组所述垫片组分隔；所述运动平台刚性框架通过所述柔性铰链组与所述核心运动平台连接。该刚柔耦合平台的柔性铰链组的刚度增加，极大地增加了导向机构承受大载荷的能力，适合于不同结构尺寸的运动平台设计。

技术领域

本发明涉及高精密运动技术领域，更具体的涉及一种带增强柔性铰链组的刚柔耦合平台及运动平台。

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。在精密运动平台中，柔性铰链主要被设计为导向机构。在精密运动平台中，当运动平台启动、停止及微位移进给时，作为一种无摩擦运动副，柔性铰链主要通过自身的弹性变形来实现运动。上述柔性铰链的工作原理导致基于典型柔性铰链导向机构的运动平台主要适用于轻载场合，限制了其在大载荷场合中的应用。此外，由于运动过程中柔性铰链长时间反复变形，往往容易导致导向机构产生裂纹甚至断裂。如何提高上述柔性铰链导向机构的承载刚度和疲劳寿命成为扩展所述典型导向机构应用范围的关键问题。

为解决上述问题，目前常用的解决方案有：

1.采用气浮、磁悬浮等方式来增强基于柔性铰链的导向机构的承载刚度。上述方法可以有效的提高精密运动平台的承载刚度，其存在的主要问题为制造与使用成本较高。

2.根据具体使用要求，利用拓扑优化结构设计等方式制造特定专用的柔性铰链。上述方式在一定程度上可以提高导向机构的承载刚度，但设计的柔性铰链往往结构复杂、通用性较差、加工制造成本较高。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提出一种新型大承载柔性铰链导向机构，利用柔性铰链工作刚度与弹簧片厚度成三次方关系，承载刚度与弹簧片横截面成正比特性，采用N组长疲劳寿命薄弹簧片的刚度叠加作用，有效地提升高速精密运动平台的承载能力，本发明采用的技术方案是如下。

一种带增强柔性铰链组的刚柔耦合平台，所述刚柔耦合平台包括：运动平台刚性框架、核心运动平台和柔性铰链组；所述柔性铰链组包括：多片弹簧片、多组垫片组；相邻两片所述弹簧片之间均有一组所述垫片组分隔；所述运动平台刚性框架通过所述柔性铰链组与所述核心运动平台连接。

进一步，所述柔性铰链组在所述运动平台刚性框架中设置方向与所述核心运动平台在所述运动平台刚性框架中的运动方向正交。

进一步，所述柔性铰链组为两组，两组所述柔性铰链组对称布置在所述核心运动平台两端。

进一步，所述柔性铰链组的多片弹簧片与多组垫片组通过螺栓连接的方式连接。

进一步，所述柔性铰链组的多片弹簧片与多组垫片组通过胶合连接的方式连接。

一种精密运动平台，所述精密运动平台包括机座、固定在所述机座上的直线导轨、导轨滑块、前述所述的刚柔耦合平台、直线驱动器；所述刚柔耦合平台中的核心运动平台与所述直线驱动器连接，所述刚性框架通过所述导轨滑块与所述直线导轨连接。

进一步，所述精密运动平台还包括位移传感器，所述位移传感器与所述核心运动平台连接，用于测量所述核心运动平台在运动方向上的位移。

与现有技术相比，有益效果是：

1.由N组长疲劳寿命弹簧片组成，极大地增加了导向机构承受大载荷的能力，适合于不同结构尺寸的运动平台设计，且该刚度增强柔性铰链组，单独加工，为可拆卸式。

2.该大承载柔性铰链导向机构的设计较为紧凑，结构简单，加工制造成本较低，适用范围广。

3.所提出的大承载柔性铰链机构工作面积大，承载能力强。

附图说明