*CN202769193U*
(10)授权公告号 CN 202769193 U(45)授权公告日 2013.03.06
(12)实用新型专利
(21)申请号 201220462166.1(22)申请日 2012.09.11
(73)专利权人华南理工大学
地址510640 广东省广州市天河区五山路
381号(72)发明人张宪民 梁经伦 邝泳聪 虞召源
欧阳高飞(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有
限公司 44245
代理人蔡茂略(51)Int.Cl.
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
F16M 11/06(2006.01)F16M 11/18(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页权利要求书1页 说明书3页 附图2页
(54)实用新型名称
一种部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台(57)摘要
本实用新型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。
CN 202769193 UCN 202769193 U
权 利 要 求 书
1/1页
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1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1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。
2
CN 202769193 U
说 明 书
一种部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台
1/3页
技术领域
本实用新型涉及位置调整机构，尤其涉及一种部分解耦的平面三自由度并联精密
定位平台。
[0001]
背景技术
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。
[0003] 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1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。
[0002]
发明内容
[0004] 本实用新型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。
[0005] 本实用新型通过下述技术方案实现：
[0006] 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。[0007] 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。[0008] 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。
[0009] 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。[0010] 定位平台还加装有输入光栅闭环反馈装置。
本实用新型与现有的技术相比具有以下优点：
[0012] 1、可以实现平面内正交方向的移动及垂直该平面的转动。[0013] 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
[0011]
3
CN 202769193 U
说 明 书
2/3页
求解简单，运动控制方便，精度高。[0014] 3、三条驱动支路结构相同，结构简单，设计安装较方便。[0015] 4、三组驱动支路支撑动平台，不需要辅助支撑，节省成本。[0016] 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，进一步提高定位精度。
[0017] 本实用新型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1为现有技术平面三自由度并联定位平台结构示意图。
[0019] 图2为本实用新型部分解耦的平面三自由度并联精密定位平台结构示意图。
[0018]
具体实施方式
[0020] 下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。[0021] 实施例
[0022] 如图2所示。本实用新型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1。[0023] 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。[0024] 动平台1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。
[0025] 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。[0026] 下面结合图2，具体说明本专利的动作机理[0027] 当动平台1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1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。[0028] 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1实现Y向平动；当X向
4
CN 202769193 U
说 明 书
3/3页
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1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1绕Z轴转动。[0029] 如上所述，便可较好地实现本实用新型。
[0030] 上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型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，都包含在本实用新型的保护范围之内。
5
CN 202769193 U
说 明 书 附 图
1/2页
图1
6
CN 202769193 U
说 明 书 附 图
2/2页
图2
7
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容