一種雙軸微角擺平臺柔性約束結構的製作方法

2023-08-05 10:46:36 2

專利名稱：一種雙軸微角擺平臺柔性約束結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微角擺平臺約束結構，具體涉及一種雙軸微角擺平臺柔性約束結構。
背景技術：
目前，微角擺平臺在微電子技術、生物工程、航天工程等領域有著日益重要而廣泛的應用。其特徵是具有較小的角度調節範圍和極高的轉角解析度，並且往往還要求具有體積小，重量輕，響應速度高。傳統的約束方式是採取萬向節支架，萬向節支架雖然可以進行大角度範圍的調節，但是調節精度低，頻帶窄，響應慢。而基於柔性鉸鏈的約束方式具有零摩擦、零間隙的固有特徵，可實現亞微弧度的轉角解析度。實際應用中往往要求微角擺平臺快速偏轉時具有較高的響應速度，但該響應速度受到其控制及柔性約束結構自身的諧振頻率的限制。而在轉角驅動裝置確定的情況下，該諧振頻率主要受到微角擺平臺約束方式的影響。

發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種雙軸微角擺平臺柔性約束結構，該機構約束可靠，為實現亞微弧度轉角的高速調節提供了基礎，同時具備體積小，重量輕的特點。為達到上述目的，本發明所採用的技術方案是:一種雙軸微角擺平臺柔性約束結構，包括固定連接於微角擺平臺I下端的柔性軸向約束鉸鏈2，所述柔性軸向約束鉸鏈2的另一端固定在固定外殼7底部，還包括四個具有相同形狀與尺寸的第一柔性橫向約束鉸鏈3、第二柔性橫向約束鉸鏈4、第三柔性橫向約束鉸鏈5和第四柔性橫向約束鉸鏈6，所述第一柔性橫向約束鉸鏈3、第二柔性橫向約束鉸鏈
4、第三柔性橫向約束鉸鏈5和第四柔性橫向約束鉸鏈6—端分別固定於微角擺平臺I四周的一端，另一端固定於固定外殼7內壁。所述柔性軸向約束鉸鏈2為細長杆結構。所述第一柔性橫向約束鉸鏈3、第二柔性橫向約束鉸鏈4、第三柔性橫向約束鉸鏈5和第四柔性橫向約束鉸鏈6均由兩片薄板彎曲固定成「人」字形，薄板寬度h遠大於其厚度t。本發明和現有技術相比，具有如下優點:1、柔性軸向約束鉸鏈2為細長杆結構，固定於微角擺平臺I和固定外殼7底部之間，軸向剛度相對較大，用以約束微角擺平臺I的軸向運動；第一柔性橫向約束鉸鏈3、第二柔性橫向約束鉸鏈4、第三柔性橫向約束鉸鏈5和第四柔性橫向約束鉸鏈6 —端分別固定於微角擺平臺I四周的一端，另一端固定於固定外殼7內壁，具有較大的橫向剛度，用以約束微角擺平臺I的橫向平動。2、第一柔性橫向約束鉸鏈3、第二柔性橫向約束鉸鏈4、第三柔性橫向約束鉸鏈5和第四柔性橫向約束鉸鏈6均由兩片薄板彎曲固定成「人」字形，薄板寬度h遠大於其厚度t，因此四個柔性橫向約束鉸鏈繞Z軸方向的抗彎剛度遠大於繞X軸方向的抗彎剛度，同時由於其特殊結構，沿Y軸方向的抗拉剛度也相對較小。本發明雙軸微角擺平臺柔性約束結構，微角擺平臺I繞X軸及Y軸旋轉的剛度較小，而相比之下在其他自由度上則處於受約束狀態。因此，該結構約束可靠，微角擺平臺I工作時所需的靜態驅動力較小，結構自身具有較高系統工作帶寬。


圖1為本發明結構示意圖。圖2為本發明部件拆分後結構示意圖。圖3為橫向柔性約束鉸鏈結構示意圖。圖4為微擺角平臺及其柔性約束示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。如圖1和圖2所示，本發明一種雙軸微角擺平臺柔性約束結構，包括固定連接於微角擺平臺I下端的柔性軸向約束鉸鏈2，所述柔性軸向約束鉸鏈2的另一端固定在固定外殼7底部，還包括四個具有相同形狀與尺寸的第一柔性橫向約束鉸鏈3、第二柔性橫向約束鉸鏈4、第三柔性橫向約束鉸鏈5和第四柔性橫向約束鉸鏈6，所述第一柔性橫向約束鉸鏈3、第二柔性橫向約束鉸鏈4、第三柔性橫向約束鉸鏈5和第四柔性橫向約束鉸鏈6 —端分別固定於微角擺平臺I四周的一端，另一端固定於固定外殼7內壁。優選的，所述柔性軸向約束鉸鏈2為細長杆結構，軸向剛度相對較大，用以約束微角擺平臺I的軸向運動。如圖3所示，作為本發明的優選實施例，所述第一柔性橫向約束鉸鏈3、第二柔性橫向約束鉸鏈4、第三柔性橫向約束鉸鏈5和第四柔性橫向約束鉸鏈6均由兩片薄板彎曲固定成「人」字形，薄板寬度h遠大於其厚度t。因此該柔性橫向約束鉸鏈繞X軸方向的抗彎剛度和沿Y軸方向的抗拉剛度遠小於繞Z軸方向的抗彎剛度，可用來約束微角擺平臺I的橫向平動。如圖4所示，為微擺角平臺I及其柔性約束示意圖，微角擺平臺I繞X軸及Y軸旋轉的剛度較小，而相比之下在其他自由度上則處於受約束狀態。
權利要求
1.一種雙軸微角擺平臺柔性約束結構，其特徵在於:包括固定連接於微角擺平臺(I)下端的柔性軸向約束鉸鏈(2)，所述柔性軸向約束鉸鏈(2)的另一端固定在固定外殼(7)底部，還包括四個具有相同形狀與尺寸的第一柔性橫向約束鉸鏈(3)、第二柔性橫向約束鉸鏈(4)、第三柔性橫向約束鉸鏈(5 )和第四柔性橫向約束鉸鏈(6 )，所述第一柔性橫向約束鉸鏈(3)、第二柔性橫向約束鉸鏈(4)、第三柔性橫向約束鉸鏈(5)和第四柔性橫向約束鉸鏈(6)—端分別固定於微角擺平臺(I)四周的一端，另一端固定於固定外殼(7)內壁。
2.根據權利要求1所述的一種雙軸微角擺平臺柔性約束結構，其特徵在於:所述柔性軸向約束鉸鏈(2)為細長杆結構。
3.根據權利要求1所述的一種雙軸微角擺平臺柔性約束結構，其特徵在於:所述第一柔性橫向約束鉸鏈(3)、第二柔性橫向約束鉸鏈(4)、第三柔性橫向約束鉸鏈(5)和第四柔性橫向約束鉸鏈(6)均由兩片薄板彎曲固定成「人」字形，薄板寬度h遠大於其厚度t。
全文摘要
一種雙軸微角擺平臺柔性約束結構，包括固連於微角擺平臺下端的柔性軸向約束鉸鏈，柔性軸向約束鉸鏈的另一端固定在固定外殼底部，還包括四個具有相同形狀與尺寸的第一柔性橫向約束鉸鏈、第二柔性橫向約束鉸鏈、第三柔性橫向約束鉸鏈和第四柔性橫向約束鉸鏈，第一柔性橫向約束鉸鏈、第二柔性橫向約束鉸鏈、第三柔性橫向約束鉸鏈和第四柔性橫向約束鉸鏈一端分別固定於微角擺平臺四周的一端，另一端固定於固定外殼內壁；柔性軸向約束鉸鏈軸向剛度相對較大，用以約束微角擺平臺軸向運動，四個柔性橫向約束鉸鏈具有較大的橫向剛度，用以約束微角擺平臺橫向運動；約束可靠，為實現亞微弧度轉角的高速調節提供了基礎，同時具備體積小，重量輕的特點。
文檔編號G12B5/00GK103137216SQ20131003616
公開日2013年6月5日 申請日期2013年1月30日 優先權日2013年1月30日
發明者敬子建, 徐明龍, 李亮, 陳杰 申請人:西安交通大學