[發(fā)明專利]一種粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310316353.8
• 申請(qǐng)日: 2013-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN103391023A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘博文;王振華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/02
• 分類號(hào): H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密運(yùn)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)

具有納米級(jí)運(yùn)動(dòng)分辨率，又具有毫米級(jí)運(yùn)動(dòng)行程的跨尺度精密運(yùn)動(dòng)技術(shù)是目前微驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)。由于粘滑驅(qū)動(dòng)相對(duì)于其他類跨尺度運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)原理簡(jiǎn)單、方便、控制簡(jiǎn)單，且具有運(yùn)動(dòng)范圍大、分辨率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易微小化和精確定位等優(yōu)點(diǎn)，因此粘滑驅(qū)動(dòng)是目前出現(xiàn)的跨尺度驅(qū)動(dòng)中應(yīng)用較多的一種方式。粘滑驅(qū)動(dòng)的工作原理主要是以摩擦力作為驅(qū)動(dòng)源，利用粘滑效應(yīng)實(shí)現(xiàn)被驅(qū)動(dòng)體的微小移動(dòng)，具體地，被驅(qū)動(dòng)體依靠鋸齒形電壓激勵(lì)壓電振子的不對(duì)稱振動(dòng)所形成的動(dòng)靜摩擦力之間的差異來最終實(shí)現(xiàn)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)。而在粘滑驅(qū)動(dòng)中，摩擦力的預(yù)緊調(diào)整是其中尤為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

目前根據(jù)摩擦力的預(yù)緊結(jié)構(gòu)和調(diào)整方式的不同，粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)主要有永磁預(yù)緊式粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、機(jī)械公差配合式粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)以及上下彈簧預(yù)緊式粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)等。其中，永磁預(yù)緊式粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，相關(guān)的公開技術(shù)有公開號(hào)為WO2004077584A1、US2005284817A1等專利，其工作原理主要是利用三條壓電晶體驅(qū)動(dòng)腿來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的支撐，依靠雙圓柱體并列方式進(jìn)行導(dǎo)向，其中摩擦預(yù)緊力的調(diào)整主要依靠在基座上安裝永磁體，而運(yùn)動(dòng)輸出平臺(tái)同樣采用磁體材料，通過磁體之間的磁吸力將壓電晶體驅(qū)動(dòng)腿的運(yùn)動(dòng)傳遞給運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)。其中，機(jī)械公差配合式粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，相關(guān)的公開技術(shù)有公開號(hào)為WO2008/052785A1、WO2007/022764A1、DE102006052175A1等專利，其工作原理主要是利用摩擦振子與被驅(qū)動(dòng)平臺(tái)之間的機(jī)械公差配合來實(shí)現(xiàn)摩擦力的預(yù)緊，通常在摩擦振子與被驅(qū)動(dòng)平臺(tái)之間并沒有額外的摩擦力調(diào)整機(jī)構(gòu)，其配合面既實(shí)現(xiàn)摩擦的傳遞，也實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，其摩擦力的實(shí)現(xiàn)主要是依靠摩擦面介質(zhì)的調(diào)整和機(jī)械配合公差的調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)將摩擦振子的運(yùn)動(dòng)傳遞給運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。而上下彈簧預(yù)緊式粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，相關(guān)的公開技術(shù)有公開號(hào)或?qū)＠?hào)為WO2009043421A1、US6940210B2、US7579752B2、US20080148589A1等專利，其工作原理主要是將運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分為上下兩部分，通過拉力彈簧來實(shí)現(xiàn)上下部分與摩擦振子之間摩擦力的調(diào)整，拉力彈簧通過螺紋結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)緊力的調(diào)整，導(dǎo)向是依靠菱形摩擦面來實(shí)現(xiàn)，其摩擦預(yù)緊力的調(diào)整范圍較小，較難適應(yīng)摩擦界面的微小差異。

上述三種粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)雖然在摩擦力的預(yù)緊結(jié)構(gòu)和調(diào)整方式上有所不同，但三種共同點(diǎn)為摩擦力的預(yù)緊結(jié)構(gòu)和調(diào)整方式均設(shè)置地過為復(fù)雜，均會(huì)導(dǎo)致粘滑摩擦振子和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)之間接觸界面的摩擦力調(diào)整受限，摩擦力調(diào)整范圍較小，對(duì)摩擦界面的加工精度要求較高，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)粘滑驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的加工和裝配精度要求較高，最終影響跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度和一致性，因此這些現(xiàn)有技術(shù)在確保跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)批量化生產(chǎn)時(shí)的一致性上存在制作工藝復(fù)雜和制造成本高等技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，極大簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)預(yù)緊力的調(diào)整方式，便于加工和裝配，進(jìn)而有效提高了粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的輸出性能，可簡(jiǎn)單有效確保粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度和一致性，適合批量生產(chǎn)化。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括：

基座；

摩擦振子，所述的摩擦振子安裝在所述的基座上；

振子驅(qū)動(dòng)源，所述的振子驅(qū)動(dòng)源安裝在所述的摩擦振子與所述的基座之間，向摩擦振子提供驅(qū)動(dòng)力；

滑塊，套接在所述的摩擦振子上，且與摩擦振子相互接觸產(chǎn)生摩擦力；

其中，所述的滑塊側(cè)面與所述的基座之間設(shè)有提供預(yù)緊力的預(yù)緊力調(diào)整結(jié)構(gòu)，用于調(diào)整所述的摩擦力大小，滑塊與摩擦振子之間產(chǎn)生粘滑效應(yīng)，滑塊做跨尺度精密運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述的預(yù)緊力調(diào)整結(jié)構(gòu)包括提供所述預(yù)緊力的壓縮彈簧和彈簧安裝部，所述的壓縮彈簧通過所述的彈簧安裝部壓縮形變地安裝在所述的基座上，用于調(diào)整所述的預(yù)緊力大小。

優(yōu)選地，所述的彈簧安裝部包括：

內(nèi)套筒、套裝在所述的內(nèi)套筒外側(cè)的外套筒；

其中，所述的內(nèi)套筒的筒端部外側(cè)與所述的滑塊接觸，所述的外套筒通過螺紋固定安裝在所述的基座上；

所述的壓縮彈簧位于內(nèi)套筒和外套筒之間，且其兩端分別固定在內(nèi)套筒的筒端部?jī)?nèi)側(cè)和外套筒的筒端部?jī)?nèi)側(cè)上；