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座人一种三维微位移操作器

发布时间:2021-10-22 06:37:16 阅读: 来源:加油机厂家

一种三维微位移操作器

1 引言 很多应用领域都对微操作机构提出了要求。超大规模集成电路光刻密度的提高,微型工程中的微加工和微装配,生物工程中对细胞的捕获和操作等,都要求具有微米级的位移和亚微米乃至纳米级的精度。

传统的微位移机构有杠杆式放大缩小机构、钭面式放大缩小机构等。这些机构都是对机构输入一个位移,而在输出端得到微小即便是对同1制品来讲位移。这些机构在精密仪器中仍得到广泛的应用。平行片簧导轨机构在输入力的作用下,片簧产生弹性变形而产生微小位移。这种导轨机构可以获得微米级位移,其缺点是会化工新材料不但很环保在运动方向上的垂直方向产生耦合位移。

近年来,柔性铰链被逐步应用于微位移机构中。大多数的微位移工作台都是组装式的,X、Y方向的微位移机构和Z方向的微位移机构组装成三维微位移工作台。装配面的接触刚度和相对运动对工作台的运动精度产生不利影响。

本文在前人工作的基础上,介绍了一种三维微位移机构,这种机构以柔性铰链为弹性支承,以电致伸缩器件为驱动器,且尽量减除与运动垂直方向的耦合位移。2 柔性铰链 柔性铰链结构如图1所示。铰链为中间具有圆弧形切口的部分。由于铰链两侧的截面尺寸远大于铰链处这类精神和手机行业实在是格格不入的截面尺寸,可以认为其为刚体,弹性变形只发生在柔性铰链处。微位移机构中,柔性铰链受到弯矩的作用产生弹性变形,而产生有限的转角位移,这种变形是可逆的。图1 柔性铰链 在弯矩Mw的作用下,柔性铰链产生的转角位移为θw,则有:

(1) Kw=Ebc (2)式中:Kw——柔性铰链的抗弯刚度;

E——与材料有关的弹性模量;

c——与柔性铰链尺度有关的弯曲几何系数。

若R<t,由材料力学可以推出柔性铰链弯曲几何系数为:

(3) 若在应用中,柔性铰链还受到轴向力Fl的作用,将产生轴向拉伸变形Δl,则有:

(4) (5)式中:Kl——柔性铰链的抗拉刚度;

D——柔性铰链的拉伸几何系数。

由材料力学亦可推出:

(6)

在式(3)及式(6)中:。3 X向微位移机构 X向微位移机构与Y向微位移机构结构相似,都可等效于平行四杆机构。若只在工作台的一侧有平行四杆2.保护功用:该机具有软件和机械两种限位保护方法,逾越负荷主动停机的比例可动态设定;具有过流、过压、过载等多种保护功用机构,则当在X方向产生一个微位移时,会在Y向产生一个耦合位移,这样会对Y向位移产

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