微納加工設(shè)備及其定位裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微納加工設(shè)備的定位裝置，包括固定座、用于安裝加工裝置的動(dòng)平臺(tái)和兩個(gè)安裝于所述固定座并用于驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，且兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)平臺(tái)在相互垂直的兩個(gè)方向上移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和橋式位移放大器，所述橋式位移放大器分別連接所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和所述動(dòng)平臺(tái)。整體結(jié)構(gòu)緊湊易于加工，位移放大倍數(shù)較大，位移的輸入輸出有良好的線性關(guān)系，穩(wěn)定性強(qiáng)，且橋式放大機(jī)構(gòu)的剛性較強(qiáng)，應(yīng)用更廣更普遍。本發(fā)明還公開了一種包括上述定位裝置的微納加工設(shè)備。
【專利說明】
微納加工設(shè)備及其定位裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微納加工領(lǐng)域，特別是涉及一種微納加工設(shè)備的定位裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述定位裝置的微納加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]微納加工技術(shù)越來越受到國內(nèi)外的關(guān)注，隨著微納技術(shù)的不斷發(fā)展，許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ξ⒓{米級(jí)微納加工技術(shù)提出了更多的要求?，F(xiàn)有的微納加工設(shè)備一般采用杠桿放大結(jié)構(gòu)或壓曲放大結(jié)構(gòu)，杠桿放大結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸大，杠桿機(jī)構(gòu)剛度差，運(yùn)動(dòng)輸入輸出非線性，且機(jī)構(gòu)中存在著位移損失，使得實(shí)際的位移放大比理論位移放大要小，放大的倍數(shù)往往受限于機(jī)構(gòu)尺寸，壓曲放大是用薄板或薄片的變形來進(jìn)行放大，其放大倍數(shù)跟薄板的初始曲率有關(guān)，故放大倍數(shù)比較小，且裝配誤差對其放大性能影響大，不便于平臺(tái)集成。
[0003]因此，如何提供一種剛性較強(qiáng)且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的定位裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種微納加工設(shè)備的定位裝置，剛性較強(qiáng)且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述定位裝置的微納加工設(shè)備，剛性較強(qiáng)且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種微納加工設(shè)備的定位裝置，包括固定座、用于安裝加工裝置的動(dòng)平臺(tái)和兩個(gè)安裝于所述固定座并用于驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，且兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)平臺(tái)在相互垂直的兩個(gè)方向上移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和橋式位移放大器，所述橋式位移放大器分別連接所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和所述動(dòng)平臺(tái)。
[0006]優(yōu)選地，所述橋式位移放大器包括固定平臺(tái)、第一輸出平臺(tái)、第二輸出平臺(tái)和兩個(gè)對稱設(shè)置的輸入平臺(tái)；所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的兩端分別連接兩個(gè)所述輸入平臺(tái)的中部，所述輸入平臺(tái)遠(yuǎn)離所述定位裝置的中心的一端通過柔性鉸鏈連接第一連桿的一端，所述第一連桿的另一端通過柔性鉸鏈連接所述固定平臺(tái)的一端;所述輸入平臺(tái)靠近所述中心的一端通過柔性鉸鏈連接第二連桿的一端，所述第二連桿的另一端通過柔性鉸鏈連接所述第一輸出平臺(tái)的一端，所述固定平臺(tái)和所述第一輸出平臺(tái)分別位于所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的兩側(cè)；所述第一輸出平臺(tái)的兩端還通過柔性鉸鏈連接所述固定座，所述第一輸出平臺(tái)的中部通過柔性鉸鏈連接所述第二輸出平臺(tái)，所述第二輸出平臺(tái)固定連接所述動(dòng)平臺(tái)。
[0007]優(yōu)選地，所述橋式位移放大器還包括與所述第二輸出平臺(tái)相對設(shè)置的第一輔助平臺(tái)和第二輔助平臺(tái)，所述第一輔助平臺(tái)的兩端通過柔性鉸鏈連接所述固定座，所述第一輔助平臺(tái)的中部通過柔性鉸鏈連接所述第二輔助平臺(tái)，所述第二輔助平臺(tái)和所述第二輸出平臺(tái)分別固定連接所述動(dòng)平臺(tái)相對的兩端。
[0008]優(yōu)選地，所述第一輸出平臺(tái)的兩端均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接所述固定座，所述第一輔助平臺(tái)的兩端均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接所述固定座;所述第二輸出平臺(tái)的兩側(cè)均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接所述第一輸出平臺(tái)，所述第二輔助平臺(tái)的兩側(cè)均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接所述第一輔助平臺(tái)。
[0009]優(yōu)選地，所述固定座和所述固定平臺(tái)上設(shè)置有用于固定位置的螺紋孔，所述第二輸出平臺(tái)和所述第二輔助平臺(tái)上設(shè)置有用于連接所述動(dòng)平臺(tái)的螺紋孔。
[0010]優(yōu)選地，所述動(dòng)平臺(tái)中部設(shè)置有用于安裝加工裝置的安裝孔。
[0011 ]優(yōu)選地，所述柔性鉸鏈具體為直梁型柔性鉸鏈。
[0012]本發(fā)明提供一種微納加工設(shè)備，包括機(jī)床以及安裝于所述機(jī)床的定位裝置，所述定位裝置具體為上述任意一項(xiàng)所述的定位裝置。
[0013]優(yōu)選地，所述微納加工設(shè)備具體為微結(jié)構(gòu)表面微納切削加工機(jī)床。
[0014]本發(fā)明提供的定位裝置，包括固定座、用于安裝加工裝置的動(dòng)平臺(tái)和兩個(gè)安裝于固定座并用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，且兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)在相互垂直的兩個(gè)方向上移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置包括壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和橋式位移放大器，橋式位移放大器分別連接壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和動(dòng)平臺(tái)。通過使用橋式位移放大器，取代現(xiàn)有技術(shù)中的杠桿放大機(jī)構(gòu)或壓曲放大機(jī)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)緊湊易于加工，位移放大倍數(shù)較大，位移的輸入輸出有良好的線性關(guān)系，穩(wěn)定性強(qiáng)，且橋式放大機(jī)構(gòu)的剛性較強(qiáng)，應(yīng)用更廣更普遍。
[0015]本發(fā)明還提供一種包括上述定位裝置的微納加工設(shè)備，由于上述定位裝置具有上述技術(shù)效果，上述微納加工設(shè)備也應(yīng)具有同樣的技術(shù)效果，在此不再詳細(xì)介紹。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所提供的定位裝置的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明所提供的定位裝置的一種【具體實(shí)施方式】的俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明的核心是提供一種微納加工設(shè)備的定位裝置，剛性較強(qiáng)且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述定位裝置的微納加工設(shè)備，剛性較強(qiáng)且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
[0019]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0020]請參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明所提供的定位裝置的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所提供的定位裝置的一種【具體實(shí)施方式】的俯視示意圖。
[0021]本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的定位裝置，包括固定座1、動(dòng)平臺(tái)2和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，固定座I用于固定定位裝置，一般固定安裝于基座臺(tái)，動(dòng)平臺(tái)2用于安裝加工裝置，一般為刀具，可在動(dòng)平臺(tái)2中部設(shè)置安裝孔以便于加工裝置的安裝。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置安裝于固定座I并用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)2移動(dòng)，且兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)2在相互垂直的兩個(gè)方向上移動(dòng)，即動(dòng)平臺(tái)2在同一平面內(nèi)的xy方向移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置包括壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3和橋式位移放大器，橋式位移放大器分別連接壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3和動(dòng)平臺(tái)2。
[0022]具體地，橋式位移放大器包括固定平臺(tái)4、第一輸出平臺(tái)8、第二輸出平臺(tái)9和兩個(gè)對稱設(shè)置的輸入平臺(tái)5。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3的兩端分別連接兩個(gè)輸入平臺(tái)5的中部，輸入平臺(tái)5遠(yuǎn)離定位裝置的中心的一端通過柔性鉸鏈連接第一連桿6的一端，第一連桿6的另一端通過柔性鉸鏈連接固定平臺(tái)4的一端;輸入平臺(tái)5靠近中心的一端通過柔性鉸鏈連接第二連桿7的一端，第二連桿7的另一端通過柔性鉸鏈連接第一輸出平臺(tái)8的一端，固定平臺(tái)4和第一輸出平臺(tái)8分別位于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3的兩側(cè);第一輸出平臺(tái)8的兩端還通過柔性鉸鏈連接固定座I，第一輸出平臺(tái)8的中部通過柔性鉸鏈連接第二輸出平臺(tái)9，第二輸出平臺(tái)9固定連接動(dòng)平臺(tái)2。兩個(gè)輸入平臺(tái)5在壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3的兩端對稱設(shè)置。
[0023]工作時(shí)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3接通電源并在電源作用下伸長，增加兩個(gè)輸入平臺(tái)5之間的距離，通過第一連桿6、第二連桿7和柔性鉸鏈的作用，減少第一輸出平臺(tái)8和固定平臺(tái)4的距離，由于固定平臺(tái)4位置相對與固定座I固定不動(dòng)，第一輸出平臺(tái)8將向固定平臺(tái)4移動(dòng)，通過柔性鉸鏈帶動(dòng)第二輸出平臺(tái)9也向固定平臺(tái)4移動(dòng)，即能夠使動(dòng)平臺(tái)2向固定平臺(tái)4的方向移動(dòng)，即驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)2移動(dòng)的方向垂直于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3的伸縮方向。斷電后各部件運(yùn)動(dòng)方向相反，實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)2退回。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3垂直設(shè)置，進(jìn)而使動(dòng)平臺(tái)2能夠在相互垂直的兩個(gè)方向上移動(dòng)。
[0024]通過使用橋式位移放大器，取代現(xiàn)有技術(shù)中的杠桿放大機(jī)構(gòu)或壓曲放大機(jī)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)緊湊易于加工，位移放大倍數(shù)較大，位移的輸入輸出有良好的線性關(guān)系，穩(wěn)定性強(qiáng)，且橋式放大機(jī)構(gòu)的剛性較強(qiáng)，應(yīng)用更廣更普遍。
[0025]在本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的定位裝置中，為了提高動(dòng)平臺(tái)2移動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，可設(shè)置與第二輸出平臺(tái)9相對設(shè)置的第一輔助平臺(tái)10和第二輔助平臺(tái)11，第一輔助平臺(tái)10的兩端通過柔性鉸鏈連接固定座I，第一輔助平臺(tái)10的中部通過柔性鉸鏈連接第二輔助平臺(tái)11，第二輔助平臺(tái)11和第二輸出平臺(tái)9分別固定連接動(dòng)平臺(tái)2相對的兩端。即輸出平臺(tái)與輔助平臺(tái)相對設(shè)置，分別連接動(dòng)平臺(tái)2的兩端，在不影響動(dòng)平臺(tái)2受輸出平臺(tái)驅(qū)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的情況下，增加連接點(diǎn)，提高穩(wěn)定性和強(qiáng)度。
[0026]為了進(jìn)一步增加強(qiáng)度，可使第一輸出平臺(tái)8的兩端均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接固定座1，第一輔助平臺(tái)10的兩端均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接固定座I;第二輸出平臺(tái)9的兩側(cè)均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接第一輸出平臺(tái)8，第二輔助平臺(tái)11的兩側(cè)均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接第一輔助平臺(tái)10。通過增加柔性鉸鏈的數(shù)量提高設(shè)備的強(qiáng)度，也可根據(jù)情況調(diào)整柔性鉸鏈的數(shù)量，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0027]在本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的定位裝置中，固定座I和固定平臺(tái)4上設(shè)置有用于固定位置的螺紋孔，第二輸出平臺(tái)9和第二輔助平臺(tái)11上設(shè)置有用于連接動(dòng)平臺(tái)2的螺紋孔。需要固定連接的部件通過螺栓連接，便于拆卸更換，也可采用其他連接方式，如卡接或焊接等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0028]在上述各【具體實(shí)施方式】提供的定位裝置的基礎(chǔ)上，柔性鉸鏈可具體為直梁型柔性鉸鏈，提供較大的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，也可采用其他類型的柔性鉸鏈，如倒圓角型柔性鉸鏈等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0029]除了上述定位裝置，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】還提供一種包括上述定位裝置的微納加工設(shè)備，該微納加工設(shè)備其他各部分的結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。
[0030]具體地，上述微納加工設(shè)備可以是微結(jié)構(gòu)表面微納切削加工機(jī)床。
[0031]以上對本發(fā)明所提供的微納加工設(shè)備及其定位裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微納加工設(shè)備的定位裝置，包括固定座(I)、用于安裝加工裝置的動(dòng)平臺(tái)(2)和兩個(gè)安裝于所述固定座(I)并用于驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)平臺(tái)(2)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，且兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)平臺(tái)(2)在相互垂直的兩個(gè)方向上移動(dòng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(3)和橋式位移放大器，所述橋式位移放大器分別連接所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(3)和所述動(dòng)平臺(tái)(2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位裝置，其特征在于，所述橋式位移放大器包括固定平臺(tái)(4)、第一輸出平臺(tái)(8)、第二輸出平臺(tái)(9)和兩個(gè)對稱設(shè)置的輸入平臺(tái)(5);所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(3)的兩端分別連接兩個(gè)所述輸入平臺(tái)(5)的中部，所述輸入平臺(tái)(5)遠(yuǎn)離所述定位裝置的中心的一端通過柔性鉸鏈連接第一連桿(6)的一端，所述第一連桿(6)的另一端通過柔性鉸鏈連接所述固定平臺(tái)(4)的一端;所述輸入平臺(tái)(5)靠近所述中心的一端通過柔性鉸鏈連接第二連桿(7)的一端，所述第二連桿(7)的另一端通過柔性鉸鏈連接所述第一輸出平臺(tái)(8)的一端，所述固定平臺(tái)(4)和所述第一輸出平臺(tái)(8)分別位于所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(3)的兩側(cè);所述第一輸出平臺(tái)(8)的兩端還通過柔性鉸鏈連接所述固定座(I)，所述第一輸出平臺(tái)(8)的中部通過柔性鉸鏈連接所述第二輸出平臺(tái)(9)，所述第二輸出平臺(tái)(9)固定連接所述動(dòng)平臺(tái)(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位裝置，其特征在于，所述橋式位移放大器還包括與所述第二輸出平臺(tái)(9)相對設(shè)置的第一輔助平臺(tái)(10)和第二輔助平臺(tái)(11)，所述第一輔助平臺(tái)(10)的兩端通過柔性鉸鏈連接所述固定座(I)，所述第一輔助平臺(tái)(10)的中部通過柔性鉸鏈連接所述第二輔助平臺(tái)(U)，所述第二輔助平臺(tái)(11)和所述第二輸出平臺(tái)(9)分別固定連接所述動(dòng)平臺(tái)(2)相對的兩端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位裝置，其特征在于，所述第一輸出平臺(tái)(8)的兩端均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接所述固定座(I)，所述第一輔助平臺(tái)(10)的兩端均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接所述固定座(I);所述第二輸出平臺(tái)(9)的兩側(cè)均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接所述第一輸出平臺(tái)(8)，所述第二輔助平臺(tái)(11)的兩側(cè)均通過兩個(gè)柔性鉸鏈連接所述第一輔助平臺(tái)(10)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定位裝置，其特征在于，所述固定座(I)和所述固定平臺(tái)(4)上設(shè)置有用于固定位置的螺紋孔，所述第二輸出平臺(tái)(9)和所述第二輔助平臺(tái)(11)上設(shè)置有用于連接所述動(dòng)平臺(tái)(2)的螺紋孔。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位裝置，其特征在于，所述動(dòng)平臺(tái)(2)中部設(shè)置有用于安裝加工裝置的安裝孔。7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任意一項(xiàng)所述的定位裝置，其特征在于，所述柔性鉸鏈具體為直梁型柔性鉸鏈。8.—種微納加工設(shè)備，包括機(jī)床以及安裝于所述機(jī)床的定位裝置，其特征在于，所述定位裝置具體為權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的定位裝置。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微納加工設(shè)備，其特征在于，所述微納加工設(shè)備具體為微結(jié)構(gòu)表面微納切削加工機(jī)床。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK106082115SQ201610716024
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月24日
【發(fā)明人】湯暉, 邱遷, 曾昭和, 李宏城, 張攬宇, 高健, 陳新, 賀云波, 楊志軍, 陳云, 王晗, 王素娟
【申請人】廣東工業(yè)大學(xué)