一种空间曲梁六自由度微位移工作台 |
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| 申请号 | CN201711155975.1 | 申请日 | 2017-11-20 | 公开(公告)号 | CN107785054A | 公开(公告)日 | 2018-03-09 |
| 申请人 | 大连交通大学; | 发明人 | 林盛; 肖聪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种空间曲梁六 自由度 微位移 工作台 ，包括 基座 、工作台、柔顺曲梁元件、侧板、Z型驱动架、L型驱动架和驱动微分头；所述的工作台通过柔顺曲梁元件安装到基座上，所述的柔顺曲梁元件有四组，分别安装在工作台的四周；每组柔顺曲梁元件由两段四分之一圆弧曲梁组成，呈“人”字型安装在工作台的一侧。本发明采用四个“人”字形的柔顺曲梁元件实现工作台六自由度的移动，受 力 时 变形 更柔顺，而且结构更加紧凑。由于本发明在Z型驱动架和L型驱动架上共安装了10个驱动微分头，如果分别输入不同的驱动位移组合，可使工作台分别获得沿X、Y、Z三轴的移动以及绕X、Y、Z三轴的转动，实现了工作台空间六自由度的运动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种空间曲梁六自由度微位移工作台，其特征在于：包括基座(1)、工作台(2)、柔顺曲梁元件(3)、侧板(4)、Z型驱动架(5)、L型驱动架(6)和驱动微分头；所述的工作台(2)通过柔顺曲梁元件(3)安装到基座(1)上，所述的柔顺曲梁元件(3)有四组，分别安装在工作台(2)的四周；每组柔顺曲梁元件(3)由两段四分之一圆弧曲梁组成，呈“人”字型安装在工作台(2)的一侧；圆弧曲梁的上端固定在工作台(2)上、下端固定在基座(1)上；所述的侧板(4)有四个，分别安装在工作台(2)的四周；所述的Z型驱动架(5)有四个，分别固定在基座(1)四周；所述的L型驱动架(6)有两个，分别安装在工作台(2)两侧的基座(1)的上，所述的在Z型驱动架(5)和L型驱动架(6)上均安装水平驱动微分头；所述的在Z型驱动架(5)上均安装垂直驱动微分头。 |
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| 说明书全文 | 一种空间曲梁六自由度微位移工作台技术领域背景技术[0002] 随着科学技术的快速发展，对机械设备的要求不断提高，由于柔顺机构具有可降低成本、提高精度、容易小型化等优点，满足了人们的迫切需求。柔顺机构有较高的固有精度，广泛应用于精密工程、航空航天、仿生机械、生物医疗等各种科技前沿领域。由于直梁受力分析比较简单，因此在目前的柔顺机构中，大多采用直梁，但直梁几何参数较少且调整范围有限，导致其对性能指标调整能力有限。以现有的平面单自由度和多自由度微位移工作台为例，因为直梁几何参数较少，所以对于空间多自由度的操作，需要通过多种形式的直梁进行串并联组合，导致结构臃肿且不好调节。 发明内容[0003] 为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种结构紧凑且便于调节的空间曲梁六自由度微位移工作台。 [0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种空间曲梁六自由度微位移工作台，包括基座、工作台、柔顺曲梁元件、侧板、Z型驱动架、L型驱动架和驱动微分头；所述的工作台通过柔顺曲梁元件安装到基座上，所述的柔顺曲梁元件有四组，分别安装在工作台的四周；每组柔顺曲梁元件由两段四分之一圆弧曲梁组成，呈“人”字型安装在工作台的一侧；圆弧曲梁的上端固定在工作台上、下端固定在基座上；所述的侧板有四个，分别安装在工作台的四周；所述的Z型驱动架有四个，分别固定在基座四周；所述的L型驱动架有两个，分别安装在工作台两侧的基座的上，所述的在Z型驱动架和L型驱动架上均安装水平驱动微分头；所述的在Z型驱动架上均安装垂直驱动微分头。 [0005] 进一步地，所述的Z型驱动架安装在基座的中心轴线上；所述的L型驱动架安装在基座同一中心轴线的两侧。 [0006] 进一步地，所述的基座水平面形状为方形。 [0007] 进一步地，所述的圆弧曲梁的上端通过内六角圆柱头螺钉固定在工作台侧边的中部。 [0008] 进一步地，所述的Z型驱动架通过内六角沉头螺钉固定在基座四周的凹槽处。 [0009] 进一步地，整个工作台为中心对称结构。 [0010] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0011] 1、本发明采用四个“人”字形的柔顺曲梁元件实现工作台六自由度的移动，受力时变形更柔顺，而且结构更加紧凑。 [0012] 2、由于本发明在Z型驱动架和L型驱动架上共安装了10个驱动微分头，如果分别输入不同的驱动位移组合，可使工作台分别获得沿X、Y、Z三轴的移动以及绕X、Y、Z三轴的转动，实现了工作台空间六自由度的运动。 [0015] 本发明共有附图4张，其中： [0016] 图1为本发明结构的主视图； [0017] 图2为本发明结构的俯视图； [0018] 图3为本发明结构的左视图； [0019] 图4为本发明结构的立体图。 [0020] 图中：1、基座，2、工作台，3、柔顺曲梁元件，4、侧板，5、Z型驱动架，6、L型驱动架，71、水平驱动微分头A，72、水平驱动微分头B，73、水平驱动微分头C，74、水平驱动微分头D， 75、水平驱动微分头E，76、水平驱动微分头F，81、垂直驱动微分头A，82、垂直驱动微分头B， 83、垂直驱动微分头C，84、垂直驱动微分头D。 具体实施方式[0021] 下面结合附图对本发明进行进一步地描述。 [0022] 如图1-4所示，一种空间曲梁六自由度微位移工作台，包括基座1、工作台2、柔顺曲梁元件3、侧板4、Z型驱动架5、L型驱动架6和驱动微分头；所述的工作台2通过柔顺曲梁元件3安装到基座1上，所述的柔顺曲梁元件3有四组，分别安装在工作台2的四周；每组柔顺曲梁元件3由两段四分之一圆弧曲梁组成，呈“人”字型安装在工作台2的一侧；圆弧曲梁的上端固定在工作台2上、下端固定在基座1上；所述的侧板4有四个，分别安装在工作台2的四周； 所述的Z型驱动架5有四个，分别固定在基座1四周；所述的L型驱动架6有两个，分别安装在工作台2两侧的基座1的上，所述的在Z型驱动架5和L型驱动架6上均安装水平驱动微分头； 所述的在Z型驱动架5上均安装垂直驱动微分头。 [0023] 进一步地，所述的Z型驱动架5安装在基座1的中心轴线上；所述的L型驱动架6安装在基座1同一中心轴线的两侧。 [0024] 进一步地，所述的基座1水平面形状为方形。 [0025] 进一步地，所述的圆弧曲梁的上端通过内六角圆柱头螺钉固定在工作台2侧边的中部。 [0026] 进一步地，所述的Z型驱动架5通过内六角沉头螺钉固定在基座1四周的凹槽处。 [0027] 进一步地，整个工作台为中心对称结构。 [0028] 本发明的工作原理如下： [0029] 本发明的输入由驱动微分头完成。对于面内自由度由6个水平驱动微分头进行驱动，如图2所示，工作台2受到由水平驱动微分头B72和水平驱动微分头D74两个对称驱动微分头输入的驱动力作用，从而产生沿X轴方向的移动。同理，工作台2沿Y轴方向的移动由水平驱动微分头A71和水平驱动微分头C73两个驱动微分头进行输入。当水平驱动微分头E75和水平驱动微分头F76进行驱动时，工作台2受到大小相等、方向相反的驱动力矩作用，从而产生沿Z轴方向的转动。面外自由度由安装在Z型驱动架5上、均布于工作台2的下端的四个垂直驱动微分头实现，如图1和图3所示，当四个垂直驱动微分头同时进行输入时，工作台2受到沿Z轴向上的驱动力作用，从而产生沿Z轴方向的移动，当垂直驱动微分头A81或者垂直驱动微分头C83进行输入时，工作台2受到沿Y轴方向的力矩作用，从而产生沿Y轴方向的转动。同理当垂直驱动微分头B82或者垂直驱动微分头D84进行输入时，工作台2产生沿X轴方向的转动。 [0030] 本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。 |
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