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专利号: 2019100920675
申请人: 宁波大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.六自由度大行程无耦合大中空串并联压电微动平台,包括底座(1)和间隙设于底座(1)上方的用作实验台的动台面(6),其特征是:所述的动台面(6)与所述的底座(1)之间间隙设有第二平台(2),所述的第二平台(2)的中央间隙设有螺固于所述的动台面(6)的第一平台(5);所述的第一平台(5)包括沿自身逆时针方向顺次垂直设置的第一边缘(51)、第二边缘(52)、第三边缘(53)和第四边缘(54);所述的第二平台(2)与所述的第一边缘(51 )之间连有能弹性形变的第一导向单元(101);所述的第二平台(2)与所述的第二边缘(52 )之间分别连有能弹性形变的第二导向单元(102)和第三导向单元(103);所述的第二平台(2)与所述的第三边缘(53 )之间连有能弹性形变的第四导向单元(104);所述的第二平台(2)与所述的第四边缘(54 )之间分别连有能弹性形变的第五导向单元(105)和第六导向单元(106);所述的第一导向单元(101)内设有能向第一平台(5)方向伸缩的第一驱动单元(31),所述的第二导向单元(102)内设有能向第一平台(5)方向伸缩的第二驱动单元(32),所述的第三导向单元(103)内设有能向第一平台(5)方向伸缩的第三驱动单元(33);

所述的底座(1)设有垂直伸缩作用于第二平台(2)的第四驱动单元(34)、第五驱动单元(35)、第六驱动单元(36)和第七驱动单元(37),所述的第四驱动单元(34)、第五驱动单元(35)、第六驱动单元(36)和第七驱动单元(37)呈矩形顺次排布,设于第二平台(2)的四角下方,同第二平台(2)螺固连接,且所述的第五驱动单元(35)设于所述的第二驱动单元(32)的下方,所述的第六驱动单元(36)设于所述的第三驱动单元(33)的下方;

上层平台由第一驱动单元(31)、第二驱动单元(32)、第三驱动单元(33)驱动第一平台(5)来实现动台面(6)沿x、y向的平动及绕z轴的转动,下层平台由第四驱动单元(34)、第五驱动单元(35)、第六驱动单元(36)、第七驱动单元(37)驱动第二平台(2)来实现动台面(6)沿z向的平动及绕x、y轴的转动。

2.根据权利要求1所述的六自由度大行程无耦合大中空串并联压电微动平台,其特征是:所述的第四导向单元(104)内设有朝向第三边缘(53)的第一传感器组件(41),所述的第五导向单元(105)内设有朝向第四边缘(54)的第二传感器组件(42),所述的第六导向单元(106)内设有朝向第四边缘(54)的第三传感器组件(43);所述的第四驱动单元(34)和所述的第五驱动单元(35)之间设有垂直朝向所述的第二平台(2)的第四传感器组件(44);所述的第五驱动单元(35)和所述的第六驱动单元(36)之间设有垂直朝向所述的第二平台(2)的第五传感器组件(45);所述的第六驱动单元(36)和所述的第七驱动单元(37)之间设有垂直朝向所述的第二平台(2)的第六传感器组件(46)。

3.根据权利要求2所述的六自由度大行程无耦合大中空串并联压电微动平台,其特征是:所述的第一导向单元(101)、第二导向单元(102)、第三导向单元(103)、第四导向单元(104)、第五导向单元(105)和第六导向单元(106)的结构相同,包括连于第一平台(5)的第五刚性部(71),呈半框状罩设在第五刚性部(71)外侧的框体(73),连于框体(73)末端和第五刚性部(71)之间的第一柔性薄板(72),设于所述的框体(73)上的第一凸部(74),连于第一凸部(74)且垂直于第一柔性薄板(72)的第二柔性薄板(75),设于所述的第二平台(2)且连于第二柔性薄板(75)另一端的第二凸部(76),所述的第二凸部(76)位于所述的第一凸部(74)和第一平台(5)之间;

所述的第一驱动单元(31)、第二驱动单元(32)和第三驱动单元(33)的结构相同,包括第一桥式放大机构(8),以及设于第一桥式放大机构(8)内的第一压电执行器(85),所述的第一压电执行器(85)平行于所述的第一柔性薄板(72);所述的第一桥式放大机构(8)包括分设于所述的第一压电执行器(85)两端的第一刚性部(81)和第三刚性部(83),间隙设于所述的第一压电执行器(85)两侧的第二刚性部(82)和第四刚性部(84);所述的第一刚性部(81)、第二刚性部(82)、第三刚性部(83)和第四刚性部(84)之间相邻连有第三柔性薄板(86);所述的第三柔性薄板(86)的一端与所述的第一压电执行器(85)中段之间的距离小于第三柔性薄板(86)的另一端与所述的第一压电执行器(85)端部之间的距离;

所述的第二刚性部(82)螺固于所述的框体(73),所述的第四刚性部(84)螺固于所述的第五刚性部(71);

所述的第四驱动单元(34)、第五驱动单元(35)、第六驱动单元(36)和第七驱动单元(37)的结构相同,包括第二压电执行器(63),以及分别呈环状的第二桥式放大机构(61)和第三桥式放大机构(62),所述的第二桥式放大机构(61)平行于所述的底座(1),所述的第二压电执行器(63)的两端顶设于所述的第二桥式放大机构(61)内,所述的第三桥式放大机构(62)套设于第二桥式放大机构(61)的外围,且所述的第三桥式放大机构(62)所在的平面垂直于所述的第二压电执行器(63)的伸缩方向,所述的第三桥式放大机构(62)螺固于所述的第二平台(2)和所述的底座(1)。

4.根据权利要求3所述的六自由度大行程无耦合大中空串并联压电微动平台,其特征是:所述的第二桥式放大机构(61)包括顶设于第二压电执行器(63)两端的第六刚性部(611)和第七刚性部(612),以及间隙分设于所述的第二压电执行器(63)两侧的第八刚性部(613)和第九刚性部(614),使所述的第六刚性部(611)、第八刚性部(613)、第七刚性部(612)和第九刚性部(614)两两连接的第五柔性薄板(615);所述的第三桥式放大机构(62)包括螺固于所述的第八刚性部(613)的第十刚性部(621),螺固于所述的第九刚性部(614)的第十一刚性部(622),螺固于所述的第二平台(2)的第十二刚性部(623),螺固于所述的底座(1)的第十三刚性部(624);使第十刚性部(621)、第十二刚性部(623)、第十一刚性部(622)和第十三刚性部(624)两两连接的第七柔性薄板(625),所述的第二桥式放大机构(61)和所述的第三桥式放大机构(62)分别呈菱形。

5.根据权利要求4所述的六自由度大行程无耦合大中空串并联压电微动平台,其特征是:所述的第一传感器组件(41)、第二传感器组件(42)和第三传感器组件(43)的结构相同,包括螺固于所述的框体(73)的基座(95)以及螺固于所述的基座(95)上的传感器探头(94) 其传感器探头(94)正对第五刚性部(71);

所述的第四传感器组件(44)、第五传感器组件(45)和第六传感器组件(46)的结构相同,包括螺固于所述的底座(1)的基座(95)以及螺固于所述的基座(95)上的传感器探头(94) 其传感器探头(94)正对第二平台(2)。

6.根据权利要求5所述的六自由度大行程无耦合大中空串并联压电微动平台,其特征是:所述的基座(95)包括与所述的底座(1)或框体(73)相固定的第一板体(91),平行于所述的第一板体(91)且固连于所述的传感器探头(94)的第二板体(93),所述的第一板体(91)和所述的第二板体(93)之间连有一对柔性折叠梁(92),第一板体(91)的中央设有第一螺纹孔(911),所述的第一螺纹孔(911)内旋设有末端顶于第二板体(93)的第一螺钉(912)。

7.根据权利要求5所述的六自由度大行程无耦合大中空串并联压电微动平台,其特征是:所述的第二平台(2)设置有间隙容纳所述的第一平台(5)的第一容纳槽(21),位于第一容纳槽(21)的边缘用于容纳所述的第一导向单元(101)、第二导向单元(102)、第三导向单元(103)、第四导向单元(104)、第五导向单元(105)和第六导向单元(106)的第二容纳槽(22),所述的框体(73)和所述的第二柔性薄板(75)间隙设于所述的第二容纳槽(22)内。

8.根据权利要求7所述的六自由度大行程无耦合大中空串并联压电微动平台,其特征是:所述的第一平台(5)高出所述的第二平台(2)、第一驱动单元(31)、第二驱动单元(32)和第三驱动单元(33)的上表面;所述的第一桥式放大机构(8)还包括顺次连接第一刚性部(81)、第二刚性部(82)、第三刚性部(83)和第四刚性部(84)的第四柔性薄板(87),所述的第四柔性薄板(87)间隙设于所述的第三柔性薄板(86)与所述的第一压电执行器(85)之间;

所述的第二桥式放大机构(61)还包括使所述的第六刚性部(611)、第八刚性部(613)、第七刚性部(612)和第九刚性部(614)相邻连接的第六柔性薄板(616),所述的第六柔性薄板(616)间隙设于第二压电执行器(63)和所述的第五柔性薄板(615)之间。

9.根据权利要求8所述的六自由度大行程无耦合大中空串并联压电微动平台,其特征是:所述的底座(1)的外围设有围挡(11),中央设有贯通所述的底座(1)的管状体(12),所述的围挡(11)间隙设于所述的第二平台(2)的下方,所述的管状体(12)间隙设于所述的第一平台(5)的下方,所述的动台面(6)设有与所述的管状体(12)轮廓相适配的第一中空孔(602),所述的第一平台(5)设有与所述的管状体(12)轮廓相适配的第二中空孔(55)。

10.根据权利要求9所述的六自由度大行程无耦合大中空串并联压电微动平台,其特征是: 所述的第一平台(5)、第二平台(2)、第一导向单元(101)、第二导向单元(102)、第三导向单元(103)、第四导向单元(104)、第五导向单元(105)和第六导向单元(106)为一体成型结构;所述的底座(1)、第一桥式放大机构(8)、第二桥式放大机构(61)、第三桥式放大机构(62)、基座(95)分别为一体成型结构。