[實用新型]一種由多極化方式壓電驅(qū)動器驅(qū)動的多自由度微操作器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120501355.0
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN202406060U
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏燕定;婁軍強;陳德坤;楊宇峰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

1.一種由多極化方式壓電驅(qū)動器驅(qū)動的多自由度微操作器，其特征在于：包括基座(1)，兩個結(jié)構(gòu)相同的Z軸平動微動機構(gòu)(2、3)，嵌套的X、Y軸平動微動機構(gòu)(4)，Z軸轉(zhuǎn)動微動機構(gòu)(5)和末端執(zhí)行機構(gòu)；兩個結(jié)構(gòu)相同的Z軸平動微動機構(gòu)(2、3)對稱垂直的固定在基座(1)的兩側(cè)，嵌套的X、Y軸平動微動機構(gòu)(4)的兩端分別與各自的Z軸平動微動機構(gòu)(2、3)相連，Z軸轉(zhuǎn)動微動機構(gòu)(5)通過其下部法蘭(33)與嵌套的X、Y軸微動機構(gòu)(4)中的X向運動臺(27)相連，末端執(zhí)行機構(gòu)通過其安裝法蘭與Z軸轉(zhuǎn)動微動機構(gòu)(5)的上部法蘭(36)相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由多極化方式壓電驅(qū)動器驅(qū)動的多自由度微操作器，其特征在于：所述的兩個結(jié)構(gòu)相同的Z軸平動微動機構(gòu)(2、3)均為矩形金屬塊，在矩形金屬塊上部的兩側(cè)對稱的開有三組矩形槽，其中下部矩形槽的上面兩個角開有兩個向上凸出的乳狀直通槽，上部矩形槽的上端開到矩形金屬塊的頂端，上部矩形槽下面兩個角開有兩個向下凸出的乳狀直通槽，中部矩形槽的四個角均開有對稱的向外凸出的乳狀直通槽，并分別與上、下兩個矩形槽的乳狀直通槽相對應(yīng)；形成?8個Z向柔性鉸鏈、4個Z向柔性鉸鏈臂和Z向運動臺，在矩形金屬塊的底部中心開有安裝壓電驅(qū)動器的矩形凹槽，基于壓電應(yīng)變常數(shù)d₃₃的Z向壓電驅(qū)動器安裝在底部凹槽中，并用底部預(yù)緊螺釘預(yù)緊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由多極化方式壓電驅(qū)動器驅(qū)動的多自由度微操作器，其特征在于：所述的嵌套的X、Y軸平動微動機構(gòu)(4)為矩形金屬塊，在金屬塊的上、下兩側(cè)的中部分別開有相向布置的對稱的敞框形直通槽，所述的兩個敞框形直通槽的兩短邊分別開有兩個向內(nèi)凸出的乳狀直通槽，在矩形金屬塊水平方向上的一側(cè)開有長直通槽，長直通槽上、下兩端分別開有兩組向外凸出的乳狀直通槽，分別與所述的兩個敞框形直通槽兩短邊的兩個向內(nèi)凸出的乳狀直通槽相對應(yīng)，在矩形金屬塊水平方向的另一側(cè)對稱的開有兩個短直槽，兩個短直槽上分別開有兩個向外凸出的乳狀直通槽，分別與所述的兩敞框形直通槽兩短邊的兩個向內(nèi)凸出的乳狀直通槽相對應(yīng)，形成?8個Y向柔性鉸鏈、4個Y向柔性鉸鏈臂和Y向運動臺(24)，所述的兩個短直槽的中間還開有用于安裝Y向壓電驅(qū)動器的矩形通槽，基于壓電應(yīng)變常數(shù)d₃₃的Y向壓電驅(qū)動器(28)安裝在此所述的矩形通槽中，并用裝在同側(cè)外部的預(yù)緊螺釘預(yù)緊；Y向運動臺的左、右兩側(cè)的中部分別開有相向布置的對稱的敞框形直通槽，兩個敞框形直通槽的兩短邊分別有兩個向內(nèi)凸出的乳狀直通槽，在Y向運動臺豎直方向上的一側(cè)開有長直通槽，長直通槽的左右兩側(cè)分別開有兩組向外的乳狀直通槽，分別與所述的兩敞框形直通槽兩短邊的兩個向內(nèi)凸出的乳狀直通槽相對應(yīng)，在Y向運動臺豎直方向的另一側(cè)對稱的開有兩個短直槽，兩個短直槽上分別開有兩個向外凸出的乳狀直通槽，分別與所述的兩敞框形直通槽兩短邊的兩個向內(nèi)凸出的乳狀直通槽相對應(yīng)，形成?8個X柔性鉸鏈、4個X向柔性鉸鏈臂和X向運動臺，所述的兩個短直槽的中間開有用于安裝X向壓電驅(qū)動器的矩形通槽，基于壓電應(yīng)變常數(shù)d₃₃的X向壓電驅(qū)動器(26)安裝在所述的矩形通槽中，并用裝在同側(cè)外部的預(yù)緊螺釘預(yù)緊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由多極化方式壓電驅(qū)動器驅(qū)動的多自由度微操作器，其特征在于：所述的Z軸轉(zhuǎn)動微動機構(gòu)(5)由上下兩個安裝法蘭(33，36)、扭轉(zhuǎn)臂(35)和壓電扭轉(zhuǎn)驅(qū)動器(34)組成，扭轉(zhuǎn)臂(35)為中空的圓管狀結(jié)構(gòu)，其外表面粘貼壓一個以上的壓電扭轉(zhuǎn)驅(qū)動器，扭轉(zhuǎn)臂的兩個端部設(shè)有上下安裝法蘭(33，36)，壓電扭轉(zhuǎn)驅(qū)動器(34)由偶數(shù)塊相同的基于壓電應(yīng)變常數(shù)d₁₅的扇形壓電陶瓷塊粘接而成，各個壓電扇塊均采用軸向極化方式，在拼裝時相鄰的扇形壓電陶瓷塊極化方向相反，扇形壓電陶瓷塊內(nèi)側(cè)采用環(huán)氧樹脂與扭轉(zhuǎn)臂(35)外表面相粘接，扇形壓電陶瓷塊之間采用導(dǎo)電環(huán)氧膠粘接，形成壓電扭轉(zhuǎn)驅(qū)動器(34)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由多極化方式壓電驅(qū)動器驅(qū)動的多自由度微操作器，其特征在于：所述的末端執(zhí)行機構(gòu)為壓電雙晶片微夾持器(6)或微注射探針(7)，其中壓電雙晶片微夾持器(6)由基于壓電應(yīng)變常數(shù)d₃₁的雙晶片壓電懸臂梁和安裝法蘭組成，壓電懸臂梁的一端設(shè)有安裝法蘭；微注射探針(7)由安裝法蘭和前端磨細的細長的中空管組成，細長中空管的末端設(shè)有安裝法蘭。