[發明專利]跨行程精密定位操作臺

有效

• 申請號: 201410276572.2
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104079204A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 汝長海;龐明;王勇;孟占凱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02N2/10
• 分類號: H02N2/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種跨行程精密定位操作臺。

背景技術

在傳統的精密定位技術中，絕大多數的定位和操作都是通過壓電陶瓷驅動實現。然而壓電效應產生的位移量很小，長度為幾十毫米的壓電陶瓷通常只能實現幾十微米的運動范圍。這就使很多依賴于精密定位技術同時又需要較大運動范圍的科學研究受到了較大的制約。

最相關的現有技術中，發明名稱為“一維微位移裝置”專利(公開號CN101702329A)解決了現有的微位移裝置的柔性鉸鏈徑向剛度小、徑向承載力小，以及難以精確控制輸出的問題。發明名稱為“高精度可調速直線型微位移工作臺”專利(公開號CN101860256A)，通過壓電驅動器和平面三聯柔順機構復合運動實現了精度高、行程大(理論上最大行程無限制)、載荷大、步距及響應頻率可調和機電轉換效率高的微位移技術,可以滿足精密制造、檢測以及微操作領域中不同的使用要求。但是，前述兩項專利都存在的不足之處在于，輸出行程短，結構復雜，運動精度不高。

發明內容

本發明的發明目的在于提供一種跨行程精密定位操作臺，輸出行程長，結構簡單，運動精度高。

實現本發明目的的技術方案：

一種跨行程精密定位操作臺，包括用于驅動的壓電陶瓷，其特征在于：還包括固定基座、滑臺，壓電陶瓷、慣性質量塊設置于固定基座上，壓電陶瓷和慣性質量塊相連，壓電陶瓷可推動慣性質量塊水平移動；慣性質量塊上方設有凸輪，慣性質量塊可粘滑驅動凸輪轉動，慣性質量塊頂面相應涂有摩擦陶瓷；滑臺內開有形封閉槽，凸輪位于形封閉槽內，凸輪可帶動滑臺相對固定基座滑動。

滑臺兩側設有形封閉導軌，固定基座相應設有保持架、保持架內設有滾子，前述形封閉導軌、保持架、滾子構成滾動導軌副。

凸輪采用等寬凸輪；凸輪通過預緊螺母、蝶形彈簧安裝在旋轉中心軸上，蝶形彈簧位于凸輪的下方，旋轉中心軸與固定基座固定。

滑臺的側面設有用于實時位移反饋的光柵。

壓電陶瓷采用疊堆型壓電陶瓷。

本發明具有的有益效果：

本發明提出了一種壓電陶瓷驅動的基于粘滑原理和凸輪傳動的跨行程精密定位操作臺，本發明壓電陶瓷可推動慣性質量塊水平移動，慣性質量塊可粘滑驅動凸輪轉動，凸輪可帶動滑臺相對固定基座滑動，粘滑驅動以其驅動范圍大，分辨率高，結構簡單，體積小，集成度高等突出優點，非常適用于微納操作領域，結合凸輪機構結構緊湊，運動可靠的特點，可以充分滿足精密定位平臺對傳動的要求。本發明輸出行程長，結構簡單，運動精度高。

附圖說明

圖1是本發明運動原理圖；

圖2是本發明結構示意圖。

具體實施方式

如圖2、圖1所示，壓電陶瓷4、慣性質量塊5設置于固定基座9上，固定基座9底部設有安裝槽，實施時，壓電陶瓷采用疊堆型壓電陶瓷。壓電陶瓷4和慣性質量塊5相連，壓電陶瓷4可推動慣性質量塊5水平移動，慣性質量塊5的質量根據壓電陶瓷4的力學性能確定。慣性質量塊5上方設有凸輪3，慣性質量塊5可粘滑驅動凸輪3轉動，慣性質量塊5頂面相應涂有摩擦陶瓷?；_1內開有形封閉槽7，凸輪3位于形封閉槽7內，形封閉槽7的具體尺寸由所設計的等寬凸輪3尺寸決定，凸輪可帶動滑臺1相對固定基座滑動。滑臺1的兩側設有形封閉導軌6，固定基座相應設有保持架2、保持架2內設有滾子10，前述形封閉導軌6、保持架2、滾子10構成滾動導軌副。

凸輪通過預緊螺母8、蝶形彈簧11安裝在旋轉中心軸12上，蝶形彈簧11位于凸輪3的下方，旋轉中心軸12與固定基座9固定。蝶形彈簧11和預緊螺母8為標準件，根據旋轉中心軸和等寬凸輪3的尺寸確定其大小，可用來調節慣性質量塊5與等寬凸輪3接觸面的接觸力的大小；凸輪3采用等寬凸輪；可以根據具體的運動行程確定具體尺寸，本實施例中采用三對圓弧來構成凸輪外輪廓，等寬凸輪3的中心孔與旋轉中心軸12為小間隙配合。滑臺1的側面設有用于實時位移反饋的光柵。

工作時，電源信號為鋸齒波電壓，其具體電壓幅值和頻率可根據所選擇的壓電陶瓷取值。在電源信號的驅動下，壓電陶瓷4產生了相應的位移，推動與之相連的慣性質量塊5移動，慣性質量塊5通過摩擦陶瓷給與之相接觸的等寬凸輪3摩擦力，推動凸輪3繞旋轉中心軸旋轉，帶動滑臺1移動。

根據上述的驅動形式，按照驅動方式不同分為步進方式和掃描方式兩種：