一种部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台制造技术

本发明专利技术公开了一种部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，包括动平台、定平台，在动平台与定平台之间安装三组结构相同的驱动支路，每组驱动支路包括依次按照第一移动副、第二移动副、旋转副联接形成的PPR驱动链；PPR驱动链，即第一移动副的导轨与定平台固接，第二移动副的导轨与第一移动副的滑块固接，旋转副的转动铰链一端联接第二移动副的滑块上，另一端固接动平台；运动输入部分解耦，X向（Y向）的运动输入不会引起Y向（X向）从动；本专利简便易行的技术手段，克服了现有并联机构运动耦合、运动学求解复杂、设计加工繁琐等缺点，可以满足精密定位平台高精度的要求，在精密加工、微电子制造等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及位置调整机构，尤其涉及一种部分解耦的平面三自由度并联精密定位T D ο
技术介绍
精密定位平台在微电子、精密加工等领域具有广泛需求。目前广泛应用的精密定位平台可分为串联平台和并联平台两大类。串联平台每一方向的运动都由一套独立的驱动装置控制，因而控制容易，但其结构庞大、安装繁琐、底层自由度受力大，易磨损变形。相比串联平台，并联平台具有无累积误差、精度高、动态响应快、结构紧凑、刚度好等优点。因此并联平台更能满足精密定位的要求。 一般用于精密定位的平面三自由度并联定位平台是一种3-PRP (3表示自由度数，P表示移动副，R表示旋转副)并联结构，其结构如图I所示。这种定位平台克服了串联平台结构复杂、动态响应性差等缺点，但这种设计使动平台X、Y、Theta (转动)运动高度耦合当平台转过一定角度时，两个平动运动中任意一个运动，都会引起另外一个平动运动的从动。由于输入的高度耦合，各运动的输入误差不仅影响其驱动方向的位置精度，还影响其耦合方向的位置精度，误差因而被放大；同时，输入耦合使3-PRP并联平台运动学求解复杂，运动控制繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有3PRP并联平台耦合性强、精度较低、运动学求解复杂等问题，提供了一种部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，充分满足了定位平台的高精度的要求。本专利技术通过下述技术方案实现一种部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，包括动平台、定平台，在动平台与定平台之间安装三组结构相同的驱动支路，每组驱动支路包括依次按照第一移动副、第二移动副、旋转副联接形成PPR的驱动链。PPR驱动链，即第一移动副的导轨与定平台固接，第二移动副的导轨与第一移动副的滑块固接，旋转副的转动铰链一端联接第二移动副的滑块上，另一端固接动平台。这三组结构相同的驱动支路分为，两组平行设置的Y向驱动支路和一组与Y向相垂直设置的X向驱动支路；即Y向驱动支路第一移动副的运动方向平行于Y轴，X向驱动支路第一移动副的运动方向垂直于Y轴。动平台的边缘与定平台之间加装弹簧，弹簧的拉伸方向与水平面平行。定位平台还加装有输入光栅闭环反馈装置。本专利技术与现有的技术相比具有以下优点I、可以实现平面内正交方向的移动及垂直该平面的转动。2、运动输入部分解耦，X向(Y向)的运动输入不会引起Y向(X向)从动。运动学求解简单，运动控制方便，精度高。3、三条驱动支路结构相同，结构简单，设计安装较方便。4、三组驱动支路支撑动平台，不需要辅助支撑，节省成本。5、动平台的边缘与定平台之间加装弹簧，具有弹簧预紧，并装有输入光栅闭环反馈装置，进一步提闻定位精度。本专利技术简便易行的技术手段，克服了现有并联机构运动耦合、运动学求解复杂、设计加工繁琐等缺点，可以满足精密定位平台高精度的要求，在精密加工、微电子制造等领域具有广阔的应用前景。附图说明 图I为现有技术平面三自由度并联定位平台结构示意图。图2为本专利技术部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台结构示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步具体详细描述。实施例如图2所示。本专利技术部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，包括动平台、定平台，在动平台与定平台之间安装三组结构相同的驱动支路，其中每组驱动支路包括依次按照第一移动副3、第二移动副4、旋转副4-1联接形成的PPR驱动链，即第一移动副3的导轨3-1与定平台2固接，第二移动副4的导轨4-2与第一移动副3的滑块固接，旋转副4-1的转动铰链一端联接第二移动副4的滑块上，另一端固接动平台I。需要说明的是，这三组结构相同的驱动支路分为，两组平行设置的Y向驱动支路11、12和一组与Y向相垂直设置的X向驱动支路13 ;即Y向驱动支路11、12的第一移动副的运动方向平行于Y轴，X向驱动支路13第一移动副的运动方向垂直于Y轴。动平台I的边缘与定平台2之间加装弹簧(图中未示出)，弹簧的拉伸方向与水平面平行，消除旋转副的偏心间隙和移动副(第一移动副3、第二移动副4)的法向间隙，提高定位精度。定位平台还加装输入光栅闭环反馈装置(图中未示出)，用于检测实际输入量并进行补偿，提高输入精度，从而改善平台定位精度。下面结合图2，具体说明本专利的动作机理当动平台I转过一定角度时，两组Y向驱动支路11、12的第一移动副、第二移动副的两个滑块分别平行，X向驱动支路13中第一移动副和第二移动副的两个滑块分别与两组Y向驱动支路11、12中的第一移动副和第二移动副的两个滑块垂直。X向驱动支路13 (Y向驱动支路11、12)的运动输入，不会引起Y向驱动支路11、12 (X向驱动支路13)的从动。因此X向驱动支路13 (Y向驱动支路11、12)方向的运动误差不会传递给Y向驱动支路11、12 (X向驱动支路13)方向。从而实现动平台I在X轴、Y轴方向平移的相对解耦，X轴、Y轴方向平移运动间互不影响，运动学求解容易，控制简单，并提高了精度。如上所述，当Y向驱动支路11、12中两个伺服电机(图中未示出)运动输入相同时，X向驱动支路13中第二移动副4的滑块沿其导轨4-2移动，动平台I实现Y向平动；当X向驱动支路13的伺服电机输入一个运动量时，Y向驱动支路11、12中的第二移动副4的滑块沿其导轨4-2移动，动平台I实现X向平动；当Y向驱动支路11、12中两个伺服电机输入量不相同时，动平台I绕Z轴转动。如上所述，便可较好地实现本专利技术。上述实施例仅为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例 的限制，其他任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，包括动平台、定平台，在动平台与定平台之间安装三组结构相同的驱动支路，其特征在于每组驱动支路包括依次按照第一移动副、第二移动副、旋转副联接形成的PPR驱动链。2.根据权利要求I所述的部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，其特征在于PPR驱动链，即第一移动副的导轨与定平台固接，第二移动副的导轨与第一移动副的滑块固接，旋转副的转动铰链一端联接第二移动副的滑块上，另一端固接动平台。3.根据权利要求I或2所述的部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，其特征在于这三组结构相同的驱动支路分为，两组平行设置的Y向驱动支路和一组与Y向相垂直设置的X向驱动支路；即Y向驱动支路第一移动副的运动方向平行于Y轴，X向驱动支路第一移动副的运动方向垂直于Y轴。4.根据权利要求3所述的部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，其特征在于动平台的边缘与定平台之间加装弹簧，弹簧的拉伸方向与水平面平行。5.根据权利要求3所述的部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，其特征在于定位平台还加装有输入光栅闭环反馈装置。全文摘要本专利技术公开了一种部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，包括动平台、定平台，在动平台与定平台之间安装三组结构相同的驱动支路，每组驱动支路包括依次按照第一移动副、第二移动副、旋转副联接形成的PPR驱动链；PPR驱动链，即第一移动副的导轨与定平台固接，第二移动副的导轨与第一移动副的滑块固接，旋转副的转动铰链一端联接第二移动副的滑块上，另一端固接动平台；运动输入部分解耦，X向(Y向)的运动输入不会引起Y向(X本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台，包括动平台、定平台，在动平台与定平台之间安装三组结构相同的驱动支路，其特征在于：每组驱动支路包括依次按照第一移动副、第二移动副、旋转副联接形成的PPR驱动链。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宪民，梁经伦，邝泳聪，虞召源，欧阳高飞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：