[實(shí)用新型]微納米級(jí)仿生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220317837.5
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN202696501U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙宏偉;李建平;任露泉;傅璐;曲涵;黃虎;史成利;白美林;劉丕新;張攀峰
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/10
• 分類號(hào): H02N2/10;H02N2/12
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

技術(shù)領(lǐng)域

????本實(shí)用新型涉及精密、超精密加工領(lǐng)域，特別涉及一種微納米級(jí)仿生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。可用于精密加工機(jī)床、微機(jī)電系統(tǒng)和機(jī)器人等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的研究領(lǐng)域擴(kuò)展到微觀世界，微電子學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物化學(xué)、半導(dǎo)體、光學(xué)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、超精密機(jī)械及其制造以及精密測量等學(xué)科的迅猛發(fā)展，人們對微納米級(jí)的精密定位技術(shù)和微納米級(jí)的精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)有著越來越多的需求。傳統(tǒng)的宏觀大尺寸驅(qū)動(dòng)裝置已不能滿足其精度要求。因此，性能更優(yōu)越的新型高精度驅(qū)動(dòng)裝置就顯得格外重要。由于壓電陶瓷致動(dòng)器具有頻率響應(yīng)高、體積小、位移分辨率高、發(fā)熱少、無噪聲、輸出力大、換能效率高等優(yōu)點(diǎn)，所以壓電陶瓷為驅(qū)動(dòng)源的新型驅(qū)動(dòng)器越來越多的被應(yīng)用到精密定位和精密加工中。以往的驅(qū)動(dòng)裝置往往存在結(jié)構(gòu)尺寸偏大、步進(jìn)精度低、往返重復(fù)定位精度低、難于加工等缺點(diǎn)。因此，一種定位精度和重復(fù)定位精度均較高，能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出的微小型精密驅(qū)動(dòng)器是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種微納米級(jí)仿生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。本實(shí)用新型具有箝位穩(wěn)定、載荷輸出較大的特點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)大行程運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出等功能的仿生微納米級(jí)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。本實(shí)用新型通過定子中封裝的壓電疊堆推動(dòng)驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈和箝位柔性鉸鏈，使之按一定時(shí)序運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輸出軸繞中心軸的旋轉(zhuǎn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

微納米級(jí)仿生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，包括定子2和轉(zhuǎn)子4，所述轉(zhuǎn)子4的輸出端開有鏈接用螺紋孔，所述定子2的中心孔與轉(zhuǎn)子4過渡配合；所述定子2的內(nèi)部封裝有驅(qū)動(dòng)壓電疊堆Ⅰ、Ⅱ1、5和箝位壓電疊堆Ⅰ、Ⅱ3、6；其中驅(qū)動(dòng)壓電疊堆Ⅰ1和驅(qū)動(dòng)壓電疊堆Ⅱ5分別用于驅(qū)動(dòng)定子2中封裝的驅(qū)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)；箝位壓電疊堆Ⅰ3和箝位壓電疊堆Ⅱ6分別用于驅(qū)動(dòng)定子2中封裝的直線柔性鉸鏈。

所述的轉(zhuǎn)子4為無繞線結(jié)構(gòu)。

所述的轉(zhuǎn)子4為可變式接口轉(zhuǎn)軸。

所述的驅(qū)動(dòng)壓電疊堆Ⅰ、Ⅱ1、5和箝位壓電疊堆Ⅰ、Ⅱ3、6均采用形體可控面型的壓電陶瓷疊堆PZT，其運(yùn)動(dòng)是通過對壓電陶瓷控制電壓的時(shí)序控制來實(shí)現(xiàn)。

所述的轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)和停止均由薄壁柔性鉸鏈的鉗位作用實(shí)現(xiàn)。

所述的定子2中的驅(qū)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)為兩級(jí)杠桿放大柔性鉸鏈。

本實(shí)用新型的有益效果在于：結(jié)構(gòu)新穎、簡單，體積??；具有載荷輸出較大、箝位穩(wěn)定的特點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)大行程運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出等功能；可以應(yīng)用于精密加工機(jī)床、微機(jī)電系統(tǒng)以及機(jī)器人領(lǐng)域，提高了系統(tǒng)微動(dòng)精度、降低了結(jié)構(gòu)尺寸；同時(shí)可大大提高普通驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)精度，降低結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及尺寸，且具有成本低、投資少、見效快、效益高等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。

圖1是本實(shí)用新型的軸測示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的主視示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的仰視示意圖。

圖中：?

1.?驅(qū)動(dòng)壓電疊堆Ⅰ；????????2.?定子；??????????????????3.?箝位壓電疊堆Ⅰ；

4.?轉(zhuǎn)子；??????????????????5.?驅(qū)動(dòng)壓電疊堆Ⅱ；????????6.?箝位壓電疊堆Ⅱ。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的詳細(xì)內(nèi)容及其具體實(shí)施方式。

參見圖1至圖3所示，本實(shí)用新型的微納米級(jí)仿生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，包括定子2和轉(zhuǎn)子4，所述轉(zhuǎn)子4的輸出端開有鏈接用螺紋孔，所述定子2的中心孔與轉(zhuǎn)子4過渡配合；所述定子2的內(nèi)部封裝有驅(qū)動(dòng)壓電疊堆Ⅰ、Ⅱ1、5和箝位壓電疊堆Ⅰ、Ⅱ3、6；其中驅(qū)動(dòng)壓電疊堆Ⅰ1和驅(qū)動(dòng)壓電疊堆Ⅱ5分別用于驅(qū)動(dòng)定子2中封裝的驅(qū)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)；箝位壓電疊堆Ⅰ3和箝位壓電疊堆Ⅱ6分別用于驅(qū)動(dòng)定子2中封裝的直線柔性鉸鏈。

所述的轉(zhuǎn)子4為無繞線結(jié)構(gòu)。

所述的轉(zhuǎn)子4為可變式接口轉(zhuǎn)軸。

所述的驅(qū)動(dòng)壓電疊堆Ⅰ、Ⅱ1、5和箝位壓電疊堆Ⅰ、Ⅱ3、6均采用形體可控面型的壓電陶瓷疊堆PZT，其運(yùn)動(dòng)是通過對壓電陶瓷控制電壓的時(shí)序控制來實(shí)現(xiàn)。

所述的轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)和停止均由薄壁柔性鉸鏈的鉗位作用實(shí)現(xiàn)。

所述的定子2中的驅(qū)動(dòng)放大機(jī)構(gòu)為兩級(jí)杠桿放大柔性鉸鏈。

參見圖1至圖3所示，本實(shí)用新型的具體工作過程如下：