[發明專利]一種精密定位驅動端預緊裝置

有效

• 申請號: 201410301047.1
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104088871A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 張憲民;王瑞洲
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F16B2/16
• 分類號: F16B2/16;G01L1/00;G01B7/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及微納操作、微納測量以及微納制造等技術中的預緊裝置，尤其涉及一種精密定位驅動端預緊裝置。

背景技術

精密定位平臺是微納操作、微納測量以及微納制造等技術的關鍵部分，在精密與超精密加工、精密操作、精密測量及微機電系統等相關領域中發揮著重要的作用。驅動器按驅動原理可分為機械式和機電式，后者又可分為壓電致動式、熱致動式、靜電致動式、電磁致動式、磁致伸縮式和音圈電機等。其中壓電陶瓷驅動器具有亞納米級的分辨率和毫秒級的響應速度，以及較大的驅動力、線性運動范圍和剛度等，并可通過內置的SGS(Strain?Gauge?Sensor)傳感器構建驅動端的閉環控制系統，進而克服自身磁滯特性，實現高精度且相對穩定的輸出，是精密定位的一種理想驅動器。

中國專利CN20031416314A通過緊定螺釘往下擰，將動斜楔往下壓，進而推動靜斜楔來預緊壓電陶瓷驅動器。中國專利CN2012102619821A通過螺釘往下擰，將動斜楔往下壓，進而推動靜斜楔來預緊壓電陶瓷驅動器。中國專利2012202884405U和CN2012102954323A通過擰動千分尺來精準推動豎動楔塊，進而推動橫動楔塊來預緊壓電陶瓷。中國專利CN2013103671374A通過旋轉螺紋調節桿推動主動楔塊運動，進而推動與之接觸的從動楔塊運動實現對疊堆式壓電陶瓷驅動器的預緊。以上楔塊或基于楔塊改進的各種預緊方式共有問題是預緊量的值及預緊精度和自鎖穩定性無法檢測。實際使用中尤其是驅動器長時間高頻的運動會帶來預緊量的變化，進而影響精密定位平臺在該驅動方向的實際輸入位移值。且一對楔塊之間為斜面接觸，通過斜面傳遞預緊力，加工精度難以嚴格保證平面的精度，不能確定預緊力作用的位置，更無法保證等效預緊力的作用線沿驅動器中軸線，即會產生側向力和彎矩。

中國專利CN2013203476938U和2013103410817A通過將壓緊螺釘向退出方向旋轉時，壓緊螺釘的頭部逐漸向固定塊靠近，以此來壓緊固定塊，二者的反作用力將壓電陶瓷緊緊壓在機體的凹槽側壁，達到預緊效果。該專利雖然能避開側向力，但轉動時產生的扭矩無法消除，任何原因產生的預緊量微納級變動不能被測量或反饋補償，實際使用中尤其是驅動器長時間高頻的運動下的預緊精度和穩定性不能保證。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種精密定位驅動端預緊裝置，滿足部分精密定位場合驅動端高精度、高準確性、高穩定性、長時間和高頻的位移輸出要求。

本發明通過下述技術方案實現：

一種精密定位驅動端預緊裝置，包括定位平臺6、驅動器14、電容傳感器4、電容傳感器支架3、預緊塊12、薄膜力傳感器13；

所述定位平臺6的中部開設有一滑槽，所述預緊塊12、薄膜力傳感器13和驅動器14依次置于該滑槽內；

所述電容傳感器支架3固定在定位平臺6上，電容傳感器支架3的中部與預緊塊12相對；該電容傳感器支架3的軸線與滑槽的軸向相互垂直；

所述電容傳感器支架3的架體一側，軸向設有三根通過柔順鉸鏈依次連接的連桿3-1，這三根連桿3-1的中間連桿用于固定電容傳感器4；電容傳感器4通過電容傳感器支架3上的螺栓4-1預緊或固定；電容傳感器4的端面與預緊塊12的上側面相互平行、并具有間隙；

所述電容傳感器支架3的架體另一側的中部、設有兩個與上述三根連桿3-1的中間連桿相抵的千分尺5；通過扭轉這兩個千分尺5的尺度，改變電容傳感器4與預緊塊12的初始間隙及平行度；

所述定位平臺6上還設置有用于對驅動器14進行預緊的兩級預緊裝置。

所述兩級預緊裝置包括與驅動器14、預緊塊12在同一條軸線上、并且依次相抵的第一滾珠11、一級頂絲10、第二滾珠9、二級頂絲8；

所述預緊塊12與第一滾珠11的接觸部位為面接觸，一級頂絲10與第一滾珠11的接觸部位為點接觸；

所述一級頂絲10與第二滾珠9的接觸部位為點接觸。

所述預緊塊12與第一滾珠11的接觸部位為面接觸，其中所述面接觸是在預緊塊12上設置與第一滾珠11圓周面相應的半球形凹坑。

所述二級頂絲8與第二滾珠9的接觸部位為面接觸，其中所述面接觸是在二級頂絲8上設置與第二滾珠9圓周面相應的半球形凹坑。

所述預緊塊12的頂部裝有反光鏡支架2，反光鏡支架2上設置有反光鏡1。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：