本實用新型涉及一種壓電驅(qū)動大行程無耦合的二維精密微定位平臺，屬于微機(jī)電控制系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和進(jìn)步，人類的研究從宏觀領(lǐng)域擴(kuò)展到微觀領(lǐng)域，尤其是在微機(jī)電系統(tǒng)、生物工程、微電子技術(shù)、光學(xué)等眾多學(xué)科中，被操作對象正不斷朝著小型化、微型化的方向發(fā)展，目前己經(jīng)進(jìn)入了亞微米—納米時代，因而對精密機(jī)械和儀器的各方面性能要求越來越高，對高精度微位移操作系統(tǒng)的研制提出了迫切的要求。微位移系統(tǒng)作為精密機(jī)械和精密儀器的典型代表和關(guān)鍵技術(shù)之一，是實現(xiàn)精密制造、精密測量和精密驅(qū)動的不可或缺的重要組成部分，它直接影響著精密和超精密加工水平、精密測量水平以及超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)水平，左右著各個微觀領(lǐng)域科學(xué)研究的發(fā)展，在前沿科學(xué)研究以及當(dāng)下尖端工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中占據(jù)著極其重要的地位，受到了國內(nèi)外的廣泛重視和深入研究，近年來得到了迅速的發(fā)展。

設(shè)計二維微位移工作臺，主要解決運動耦合的問題，同時還要在保證精度的情況下提高位移輸出量。目前，大多數(shù)的位移工作臺采用杠桿放大原理來增加位移量，但是杠桿放大的同時會產(chǎn)生運動耦合，同時行程相對較小。設(shè)計無耦合、大行程、高精度的對稱整體式二維微位移工作臺對于實際應(yīng)用具有較大的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

實用新型目的：實用新型提供一種壓電驅(qū)動大行程無耦合二維精密微定位平臺，其目的是解決以往所存在的問題。

技術(shù)方案：實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種壓電驅(qū)動大行程無耦合二維精密微定位平臺，其特征在于：該平臺包括外層支座、菱形位移放大機(jī)構(gòu)、壓電陶瓷驅(qū)動器、對稱長臂鉸鏈、內(nèi)層基板和工作臺；工作臺嵌套在內(nèi)層基板上，工作臺的Y向一端通過Y向?qū)ΨQ長臂鉸鏈連接內(nèi)層基板，工作臺的Y向另一端通過Y向菱形位移放大機(jī)構(gòu)連接內(nèi)層基板；內(nèi)層基板嵌套在外層支座上，內(nèi)層基板的X方向的一端通過X方向長臂鉸鏈連接外層支座，內(nèi)層基板的X方向的另一端通過X方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)連接外層支座；壓電陶瓷驅(qū)動器設(shè)置在每個菱形位移放大機(jī)構(gòu)中間，壓電陶瓷驅(qū)動器頂住菱形位移放大機(jī)構(gòu)內(nèi)部凸緣。

工作臺、Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)、Y向?qū)ΨQ長臂鉸鏈、內(nèi)層基板、X方向長臂鉸鏈、X方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)與外層支座是一體整體式機(jī)構(gòu)。

Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)為兩個，分別是第一Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)和第二Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)；兩個Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)串聯(lián)；增大位移量。

X方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)以及對稱長臂機(jī)構(gòu)是基于內(nèi)層基板X方向中軸線的對稱式機(jī)構(gòu)，Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)以及對稱長臂機(jī)構(gòu)是基于工作臺Y方向中軸線的對稱式機(jī)構(gòu)，具有無耦合的運動特性。

菱形位移放大機(jī)構(gòu)具有位移放大功能，菱形位移放大機(jī)構(gòu)采用了斜式開口，斜式開口是指菱形位移放大機(jī)構(gòu)的彈性桿與內(nèi)部凸緣之間開口，開口與豎直或橫向方向夾角30度，增大位移量，便于加工。

優(yōu)點效果：

本實用新型提供一種壓電驅(qū)動大行程無耦合二維精密微定位平臺，本實用新型設(shè)計了新型菱形放大機(jī)構(gòu)，來解決壓電陶瓷驅(qū)動器輸出位移較小的問題。菱形放大機(jī)構(gòu)是實用新型設(shè)計的核心部分，對其深入的優(yōu)化分析有利于提高整個微位移工作臺的工作精度。

為了保證Y方向位移輸出量，Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，使Y方向位移接近于X方向的輸出位移量。

與已有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)勢體現(xiàn)在：

1、可以實現(xiàn)X方向及Y方向單獨運動，也可以實現(xiàn)X、Y方向同時運動。

2、采用菱形位移放大機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，實現(xiàn)了X、Y方向最大位移輸出量相近。

3、采用對稱的菱形位移放大機(jī)構(gòu)，可以增加位移量、消除耦合，減小誤差。

4、采用一體的整體式結(jié)構(gòu)，具有無機(jī)械摩擦、無遲滯、無間隙、不需要潤滑、不產(chǎn)生熱量和噪聲、運動分辨率高等優(yōu)點。

附圖說明：

圖1 是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式：

如圖所示，本實用新型提供一種壓電驅(qū)動大行程無耦合二維精密微定位平臺，該平臺包括外層支座1、菱形位移放大機(jī)構(gòu)、壓電陶瓷驅(qū)動器、對稱長臂鉸鏈、內(nèi)層基板5和工作臺6；工作臺6嵌套在內(nèi)層基板5上，工作臺6的Y向一端通過Y向?qū)ΨQ長臂鉸鏈4-1連接內(nèi)層基板5，工作臺6的Y向另一端通過Y向菱形位移放大機(jī)構(gòu)連接內(nèi)層基板5；內(nèi)層基板5嵌套在外層支座1上，內(nèi)層基板5的X方向的一端通過X方向長臂鉸鏈4-2連接外層支座1，內(nèi)層基板5的X方向的另一端通過X方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)2-1連接外層支座1；壓電陶瓷驅(qū)動器3設(shè)置在每個菱形位移放大機(jī)構(gòu)中間，壓電陶瓷驅(qū)動器3頂住菱形位移放大機(jī)構(gòu)內(nèi)部凸緣7。

工作臺6、Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)、Y向?qū)ΨQ長臂鉸鏈4-1、內(nèi)層基板5、X方向長臂鉸鏈4-2、X方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)2-1與外層支座1是一體整體式機(jī)構(gòu)。

Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)為兩個，分別是第一Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)2-2和第二Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)2-3；兩個Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)串聯(lián)。增大位移量。

X方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)以及對稱長臂機(jī)構(gòu)是基于內(nèi)層基板X方向中軸線的對稱式機(jī)構(gòu)，Y方向菱形位移放大機(jī)構(gòu)以及對稱長臂機(jī)構(gòu)是基于工作臺Y方向中軸線的對稱式機(jī)構(gòu)，具有無耦合的運動特性。

菱形位移放大機(jī)構(gòu)具有位移放大功能，菱形位移放大機(jī)構(gòu)采用了斜式開口，斜式開口是指菱形位移放大機(jī)構(gòu)的彈性桿8與內(nèi)部凸緣7之間開口，開口與豎直或橫向方向夾角30度，增大位移量，便于加工。

X方向上，壓電陶瓷驅(qū)動器3通過X方向菱形放大機(jī)構(gòu)2-1增大了輸出的位移行程，帶動嵌套在X方向平臺上的整個內(nèi)層基板5實現(xiàn)工作臺橫向即X向的運動；Y向上，同樣是通過壓電陶瓷驅(qū)動器驅(qū)動，壓電陶瓷驅(qū)動器的位移通過串聯(lián)菱形放大機(jī)構(gòu)2-2和2-3放大，進(jìn)而帶動中央工作臺實現(xiàn)Y方向即豎向的運動，內(nèi)外平臺的運動位移均是壓電陶瓷驅(qū)動器經(jīng)過菱形放大機(jī)構(gòu)放大后的位移。這樣工作臺可以實現(xiàn)一維或二維無耦合運動，提高了工作臺精度。

本實用新型的結(jié)構(gòu)特點也在于外層支座、菱形位移放大機(jī)構(gòu)、壓電陶瓷驅(qū)動器、對稱長臂鉸鏈、內(nèi)層基板、工作臺是一體的整體式結(jié)構(gòu)，整體采用線切割加工方法一次加工完成，具有大行程、無耦合、無機(jī)械摩擦、無遲滯、無間隙、不需要潤滑、不產(chǎn)生熱量和噪聲、運動分辨率高等優(yōu)點。

綜上本實用新型具有大行程、無耦合、無機(jī)械摩擦、無遲滯、無間隙、不需要潤滑、不產(chǎn)生熱量和噪聲，運動分辨率高等優(yōu)點。