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柔性铰链在纳米位移台上的应用
- 分类：技术文章
- 作者：
- 来源：
- 发布时间：2022-11-18 09:42
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【概要描述】机械的驱动与传动一直是装备制造业的基础，而现代精密机械驱动与传动更是微电子制造、航天装备、微操作器、超精密加工、半导体装配、激光通信等领域重要的支撑技术。近年来，随着装备制造业的精密化程度越来越高，对传动部件的要求也越来越高。 “柔性铰链”由于运动精度高、制备工艺简单、无摩擦、无间隙、无需润滑等独特优势，已被普通应用于微机电系统、微纳测量、光学定向/定位、微型装配系统等有高精度需求的领域。三英精控的纳米位移台已良好的利用了柔性铰链机构。
柔性铰链在纳米位移台上的应用
【概要描述】机械的驱动与传动一直是装备制造业的基础，而现代精密机械驱动与传动更是微电子制造、航天装备、微操作器、超精密加工、半导体装配、激光通信等领域重要的支撑技术。近年来，随着装备制造业的精密化程度越来越高，对传动部件的要求也越来越高。
“柔性铰链”由于运动精度高、制备工艺简单、无摩擦、无间隙、无需润滑等独特优势，已被普通应用于微机电系统、微纳测量、光学定向/定位、微型装配系统等有高精度需求的领域。三英精控的纳米位移台已良好的利用了柔性铰链机构。
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- 发布时间：2022-11-18 09:42
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柔性铰链机构
机械的驱动与传动一直是装备制造业的基础，而现代精密机械驱动与传动更是微电子制造、航天装备、微操作器、超精密加工、半导体装配、激光通信等领域重要的支撑技术。近年来，随着装备制造业的精密化程度越来越高，对传动部件的要求也越来越高。
“柔性铰链”由于运动精度高、制备工艺简单、无摩擦、无间隙、无需润滑等独特优势，已被普通应用于微机电系统、微纳测量、光学定向/定位、微型装配系统等有高精度需求的领域。三英精控的纳米位移台已良好的利用了柔性铰链机构。
柔性铰链的主要类型
柔性铰链机构的特点
纳米运动控制平台要达到纳米级定位精度，要求组成平台的导向机构摩擦力要尽可能的小，而且对分辨率要求高，同时要具备驱动力小、传动简单等特点。柔性铰链机构就能满足这些条件，柔性铰链机构也能传递或转换运动、力或能量。柔性铰链机构是一种无机械摩擦、结构紧凑、体积小、无间隙、运动灵敏度高、具有高分辨率的传动导向机构。采用柔性铰链机构作为导向机构的运动副，依靠材料的弹性变形来实现微小的、等效的运动，以减小机构连接处产生的误差，从而提高了导向机构的精度。使得机构在几十至几百微米级的行程范围内能够具备纳米级的精度与分辨率。
关于柔性铰链
(1)柔性铰链力学模型
就目前柔性机构的研究情况来看，柔性铰链的剖面切口结构能直接影响到纳米运动控制平台的工作性能。柔性铰链剖面切口形状如下图：
柔性铰链切口形式
(2)柔性铰链导向机构分析
柔性铰链导向机构，是一种基于柔性铰链的运动机构，以柔性铰链代替传统杠杆机构或四杆机构等运动机构中的不同铰链形式而形成的一种运动机构。柔性铰链机构可整体化设计和加工，因此可以减小机构体积，实现无间隙、无摩擦、高精度的运动，目前已被广泛应用于需要精密定位的场合。它是微动平台运动机构中的重要组成部分，压电陶瓷驱动器输出的运动和力通过放大机构或直接传递到柔性铰链导向机构，再由柔性铰链导向机构带动移动平台产生运动。其性能与平台的整体性能有直接的联系，其中稳定性是决定导向机构性能好坏的重要特性之一。
(3)柔性铰链导向机构的基本形式
两种导向机构由于结构上的对称分布使其在受力时应力也同样对称分布，这可以使平台或导向机构基础框架上的弯矩相互抵消，所以双平行四杆导向机构和双复合直线运动机构在运动过程中的寄生运动远小于其他直线机构。此外，采用对称结构不会把系统内的力矩转移到任何其它外部机构中去。这一点对于二维精密直线运动机构是很重要的，因为在二维精密直线传动机构中平台x轴移动时产生的力矩将影响y轴移动的性能，应用对称结构能很好的解决这个问题。双平行四杆导向机构和双复合直线运动机构良好的机械性能使得其在实际中被广泛应用。
(a) 双平行四杆导向机构 (b) 双复合直线运动机构
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