本发明涉及一种刚柔耦合平台，尤其是指一种易维护刚柔耦合平台及其组成的多自由度运动平台。
背景技术：
大行程高精度运动平台在半导体封装等领域有着广泛应用。为综合兼顾大行程和高精度两方面要求，宏微复合运动平台被普遍用于上述大行程高精度运动平台的设计。在典型的宏微复合运动平台中，基于柔性铰链可以有效的解决摩擦死区问题，在不提高成本的前提下，有大幅度提高定位精度的优点，因此工作平台往往会采用基于柔性铰链的设计方案。
专利号为cn201811524858.2公开了一种中间调节刚度的刚柔耦合平台及运动平台，以及专利号为cn201811524858.2公开了一种两边调节刚度的刚柔耦合平台及运动平台，这两个专利的技术方案中的弹簧片(柔性铰链片)的设计存在不好维护，更换弹簧片需要整个工作平台拆下来重新装配，若需要调节不同的刚度，则需要准备多组不同间隙的夹板，以适应不同厚度的弹簧片，更换复杂。
技术实现要素：
本发明为克服上述存在的现有技术的缺陷，提供一种易维护刚柔耦合平台及其控制方法及其组成的多自由度运动平台。在更换柔性铰链时，无需整个拆卸下工作平台，即可根据需要快速更换相应组的柔性铰链，并且单独更换任意一组柔性铰链都不会破坏原来的装配关系。另外，多组柔性铰链可采用不同厚度组合同时工作，实现多刚度调节。调节时可通过增减柔性铰链的厚度来改变柔性铰链的刚度，实现采用一个工作平台即可适应不同载荷情况。
本发明的目的可采用以下技术方案来达到：
一种易维护刚柔耦合平台，包括工作平台、平台框架、检测元件和驱动元件装置，所述工作平台套设于平台框架内，且工作平台通过柔性铰链与所述平台框架连接，平台框架通过导向机构与底座连接；所述工作平台与驱动元件装置的驱动力输出端连接，驱动元件装置驱动工作平台并通过柔性铰链将驱动力转移到平台框架上而使工作平台和平台框架整体沿着导向机构的长度方向移动；所述柔性铰链至少包括两组柔性铰链，且柔性铰链设于工作平台的两个端面上；所述检测元件包括第一组检测器和第二组检测器，所述第一组检测器设于工作平台与底座之间，以检测整个刚柔耦合平台在x轴方向上的运动位移或速度；所述第二组检测器设于平台框架与工作平台或底座之间，以检测工作平台在x轴方向上的运动位移或速度。
作为一种优选的方案，所述平台框架的侧面上开有切口，所述柔性铰链固定在切口上，所述工作平台的侧面上设有凸起，所述凸起伸入切口内且与柔性铰链固定连接。
作为一种优选的方案，所述平台框架的内底面开有开口，所述驱动元件装置的动力输出端通过开口与所述工作平台的底面固定连接。
作为一种优选的方案，所述切口的上端固定安装有压边封条板，所述柔性铰链的上部通过上压块与压边封条板固定连接，柔性铰链的下部通过下压块与平台框架固定连接，柔性铰链的中部通过中压块与工作平台的凸起固定连接。
作为一种优选的方案，所述第一组检测器和第二组检测器均包括检测头和刻度元件，所述第一组检测器的检测头和刻度元件分别安装于工作平台与底座之间；所述第二组检测器的检测头和刻度元件分别安装于平台框架与工作平台或底座之间。
一种易维护刚柔耦合平台及其组成的多自由度运动平台，所述底座通过导向机构安装于底层平台上，所述底层平台包括框架和安装于框架上的y轴驱动装置，底座通过导向机构安装于框架上，且y轴驱动装置的动力输出端与所述底座连接而驱动底座沿y轴方向滑动；所述底座和框架上设第三组检测器，所述第三组检测器用于检测底座在y轴方向上的运动位移或速度。
作为一种优选的方案，第三组检测器包括检测头和刻度元件，所述第三组检测器的检测头和刻度元件分别安装于底座和框架上。
作为一种优选的方案，所述导向机构包括直线导轨和可滑动安装于直线导轨上的滑块。
作为一种优选的方案，所述平台框架的底端与滑块连接，滑块可滑动安装于直线导轨上，直线导轨固定连接于底座上；所述底座的底端与滑块连接，滑块可滑动安装于直线导轨上，直线导轨固定连接于框架上。
作为一种优选的方案，所述驱动元件装置和y轴驱动装置为直线电机。
实施本发明，具有如下有益效果：
1、本发明的柔性铰链采用多组且设于平台框架的外侧面上的结构。在更换柔性铰链时，无需整个拆卸下工作平台，即可根据需要快速更换相应组的柔性铰链，更换简单、方便和快捷，并且单独更换任意一组柔性铰链都不会破坏原来的装配关系。另外，多组柔性铰链可采用不同厚度组合同时工作，实现多刚度调节。调节时可通过增减柔性铰链的厚度来改变柔性铰链的刚度，实现采用一个工作平台即可适应不同载荷情况。
2、本发明的凸起穿过切口后既能与柔性铰链连接，实现工作平台与柔性铰链的连接，保证工作平台被悬空套设在平台框架内，同时又能实现将柔性铰链安装到平台框架上，方便柔性铰链的更换，无需拆卸下整个平台，更换简单、方便、快速和灵活。
3、本发明通过检测头和刻度元件可以分别对整个刚柔耦合平台和工作平台在x轴方向上的位移或速度进行检测，以实时获得各个平台的位移或速度数据，并且通过第三组检测器可以对底座以及安装于底座上的工作平台、平台框架在y轴方向上的位移或速度进行检测，可以实时获得各个平台在y轴方向上的位移或速度数据，进而实现运动补偿的精确控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为易维护刚柔耦合平台的结构示意图。
图2是图1的a部的放大图。
图3为图1的爆炸图；
图4为图3的b部的局部放大图；
图5为易维护刚柔耦合平台的平台框架结构；
图6为单自由度易维护刚柔耦合平台的结构示意图；
图7为单自由度易维护刚柔耦合平台的爆炸图；
图8为易维护刚柔耦合平台构成的二自由度运动平台的结构示意图；
图9为易维护刚柔耦合平台构成的二自由度运动平台的爆炸图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
参照图1至图7，本实施例涉及易维护刚柔耦合平台，包括工作平台1、平台框架2、检测元件和驱动元件装置3，所述工作平台1套设于平台框架2内，且工作平台1通过柔性铰链4与所述平台框架2连接，平台框架2通过导向机构与底座5连接；所述工作平台1与驱动元件装置3的驱动力输出端连接，驱动元件装置3驱动工作平台1并通过柔性铰链4将驱动力转移到平台框架2上而使工作平台1和平台框架2整体沿着导向机构的长度方向移动；所述柔性铰链4至少包括两组柔性铰链，且柔性铰链4设于工作平台1的两个端面上；所述平台框架2的内底面开有开口21，所述驱动元件装置3的动力输出端通过开口21与所述工作平台1的底面固定连接；所述检测元件包括第一组检测器61和第二组检测器，所述第一组检测器61设于工作平台1和底座5上，以检测整个刚柔耦合平台在x轴方向上的运动位移或速度；所述第二组检测器设于工作平台1和平台框架2上，以检测工作平台1在x轴方向上的运动位移或速度。
通过第一组检测器61和第二组检测器分别对整个刚柔耦合平台和工作平台1在x轴方向上的位移或速度进行检测，可以实时获得各个平台在x轴方向上的位移或速度数据，进而实现运动补偿的精确控制。
本发明的柔性铰链4采用多组且设于平台框架2的外侧面上的结构。在更换柔性铰链时，无需整个拆卸下工作平台1，即可根据需要快速更换相应组的柔性铰链，更换简单、方便和快捷，并且单独更换任意一组柔性铰链都不会破坏原来的装配关系。另外，多组柔性铰链可采用不同厚度组合同时工作，实现多刚度调节。调节时可通过增减柔性铰链的厚度来改变柔性铰链的刚度，实现采用一个工作平台即可适应不同载荷情况。
所述平台框架2的侧面上开有切口21，所述柔性铰链固定在切口21上，所述工作平台1的侧面上设有凸起11，所述凸起11伸入切口21内且与柔性铰链固定连接。
凸起11穿过切口21后既能与柔性铰链4连接，实现工作平台1与柔性铰链4的连接，保证工作平台1被悬空套设在平台框架2内，同时又能实现将柔性铰链4安装到平台框架2上，方便柔性铰链4的更换，无需拆卸下整个平台，更换简单、方便、快速和灵活。
所述切口21的上端固定安装有压边封条板5，所述柔性铰链4的上部通过上压块41与压边封条板固定连接，柔性铰链4的下部通过下压块43与平台框架2固定连接，柔性铰链4的中部通过中压块42与工作平台1的凸起固定连接。在将工作平台1安装到平台框架2上时，只需将凸起11从上到下套入切口21内，然后再将压边封条板5安装到切口21上而把切口21的封闭，防止工作平台1的凸起11从切口21处滑出。所述上压块41、中压块42和下压块43采用同种结构，不需特殊结构，可批量生产，可重复使用，节省了制造成本。
所述第一组检测器61和第二组检测器62均包括检测头和刻度元件，所述第一组检测器61的检测头611和刻度元件612分别安装于工作平台1和底座5上；所述第二组检测器62的检测头621和刻度元件分别安装于工作平台1和平台框架2上。一个检测头和一个刻度元件相对应，形成一组检测器。通过检测头和刻度元件可以分别对整个刚柔耦合平台和工作平台1在x轴方向上的位移或速度进行检测，以实时获得各个平台的位移或速度数据，进而实现运动补偿的精确控制。
将上述的单自由度的刚柔耦合平台搭建成一种易维护刚柔耦合平台构成的二自由度运动平台，如图6至图9所示，所述底座5通过导向机构安装于底层平台7上，所述底层平台7包括框架71和安装于框架71上的y轴驱动装置72，底座5通过导向机构安装于框架71上，且y轴驱动装置72的动力输出端与所述底座5连接而驱动底座5沿y轴方向滑动；所述底座5和框架71上设第三组检测器73，所述第三组检测器73用于检测底座5在y轴方向上的运动位移或速度，形成二自由度运动平台。通过第三组检测器73可以对底座5以及安装于底座5上的工作平台1、平台框架2在y轴方向上的位移或速度进行检测，可以实时获得各个平台在y轴方向上的位移或速度数据，进而实现运动补偿的精确控制。
第三组检测器73包括检测头731和刻度元件732，所述第三组检测器73的检测头731和刻度元件732分别安装于底座5和框架71上。检测头731和刻度元件732相对应，形成第三组检测器73。在工作时，通过检测头731和刻度元件732可以对对底座5以及安装于底座5上的工作平台1、平台框架2在y轴方向上的位移或速度进行检测，以实时获得各个平台在y轴方向上的位移或速度数据，进而实现运动补偿的精确控制。
所述导向机构包括直线导轨81和可滑动安装于直线导轨81上的滑块82。所述平台框架2的底端与滑块82连接，滑块82可滑动安装于直线导轨81上，直线导轨81固定连接于底座5上，因此，平台框架2可以沿着直线导轨81的长度方向即x轴方向滑动；所述底座5的底端与滑块82连接，滑块82可滑动安装于直线导轨81上，直线导轨81固定连接于框架71上，底座5以及安装于底座5上的平台框架2和工作平台1可以沿着直线导轨81的长度方向即y轴方向滑动。
所述驱动元件装置3和y轴驱动装置72为直线电机。当然，驱动元件装置3和y轴驱动装置72还可以采用伺服电机、滚珠丝杠和螺母构成。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
1.一种易维护刚柔耦合平台，其特征在于，包括工作平台、平台框架、检测元件和驱动元件装置，所述工作平台通过凹凸结构套设于平台框架内，且工作平台通过柔性铰链与所述平台框架连接，平台框架通过导向机构与底座连接；所述工作平台与驱动元件装置的驱动力输出端连接，驱动元件装置驱动工作平台并通过柔性铰链将驱动力转移到平台框架上而使工作平台和平台框架整体沿着导向机构方向移动；所述柔性铰链至少包括两组柔性铰链，且柔性铰链设于工作平台的两个端面上；所述检测元件包括第一组检测器或第一和第二组检测器，所述第一组检测器设于工作平台与底座之间，以检测工作平台在导轨方向的运动位移或速度；所述第二组检测器设于平台框架与工作平台或底座之间，以检测柔性铰链在导轨方向上的变形量或变形速度。
2.根据权利要求1所述的一种易维护刚柔耦合平台，其特征在于，所述平台框架的侧面上开有切口，所述柔性铰链固定在切口上，所述工作平台的侧面上设有凸起，所述凸起伸入切口内且与柔性铰链固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种易维护刚柔耦合平台，其特征在于，所述平台框架的内底面开有开口，所述驱动元件装置的动力输出端通过开口与所述工作平台的底面固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种易维护刚柔耦合平台，其特征在于，所述切口的上端固定安装有压边封条板，所述柔性铰链的上部通过上压块与压边封条板固定连接，柔性铰链的下部通过下压块与平台框架固定连接，柔性铰链的中部通过中压块与工作平台的凸起固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种易维护刚柔耦合平台，其特征在于，所述第一组检测器和第二组检测器均包括检测头和刻度元件，所述第一组检测器的检测头和刻度元件分别安装于工作平台与底座之间；所述第二组检测器的检测头和刻度元件分别安装于平台框架与工作平台或底座之间。
6.基于根据权利要求1至5任一项所述的一种易维护刚柔耦合平台组成的多自由度运动平台，其特征在于，所述上层平台底座通过导向机构安装于底层平台上，所述底层平台包括框架和安装于框架上的驱动装置，底座通过导向机构安装于框架上，且y轴驱动装置的动力输出端与所述底座连接而驱动底座沿y轴方向滑动；所述底座和框架上设第三组检测器，所述第三组检测器用于检测底座在y轴方向上的运动位移或速度。
7.根据权利要求6所述的一种易维护刚柔耦合平台组成的多自由度运动平台，其特征在于，第三组检测器包括检测头和刻度元件，所述第三组检测器的检测头和刻度元件分别安装于底座和框架上。
8.根据权利要求6所述的一种易维护刚柔耦合平台组成的多自由度运动平台，其特征在于，所述导向机构包括直线导轨和可滑动安装于直线导轨上的滑块。
9.根据权利要求6所述的一种易维护刚柔耦合平台组成的多自由度运动平台，其特征在于，所述平台框架的底端与滑块连接，滑块可滑动安装于直线导轨上，直线导轨固定连接于底座上；所述底座的底端与滑块连接，滑块可滑动安装于直线导轨上，直线导轨固定连接于框架上。
10.根据权利要求6所述的一种易维护刚柔耦合平台组成的多自由度运动平台，其特征在于，所述驱动元件装置和y轴驱动装置为直线电机。
技术总结