[實用新型]精密定位平臺

有效

• 申請號: 201420148795.6
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN203799672U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 鐘博文;楊湛;王振華;錢哲;金子祺;李宗偉;孫立寧
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G12B5/00
• 分類號: G12B5/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本實用新型涉及微驅動應用領域，具體涉及一種精密定位平臺。

背景技術

隨著納米技術的興起和迅猛發展，基于壓電驅動的納米級微定位技術已成為微機電系統、掃描探測顯微鏡、超精密加工、細胞操作等諸多前沿技術的基礎支持技術。

其中，壓電陶瓷驅動器是近幾年發展起來的新型微位移器件，它以體積小、驅動力大、分辨率高、易于控制等優點作為驅動元件在精密機械當中得到廣泛的應用。壓電陶瓷是利用壓電材料的逆壓電效應來工作的，僅依靠外加電場的大小就能夠實現驅動。壓電陶瓷克服了以往機械式、液壓式、氣動式、電磁式等執行器慣性大、響應慢、結構復雜、可靠性差等不足，具有體積小、結構緊湊、無機械摩擦、無間隙、分辨率高、響應快、無發熱、不受磁場干擾、可在低溫，真空環境下使用等優點，被廣泛應用于微定位技術中，這種可控的精密微位移執行器必將在今后諸多技術領域中發揮難以估量的作用。例如，將壓電陶瓷驅動器應用于精密定位平臺中，作為精密定位平臺的驅動裝置。

雖然壓電陶瓷驅動器具有高精密位移輸出的優點，但同時其輸出位移相當微小，不能滿足有較大微位移輸出要求的應用場合，在實際應用中常常需要將壓電陶瓷驅動器的輸出位移進行放大，以滿足大行程高精確定位的需要。

因此，需要放大機構對壓電陶瓷的輸出位移進行放大。目前根據對壓電陶瓷位移放大方式的不同，精密定位平臺主要分為直接驅動式、杠桿放大式、和橢圓放大式、及菱形放大式精密定位平臺。其中杠桿放大式精密定位平臺的主要目的是將壓電陶瓷的運動范圍進行放大，通過杠桿放大原理，以及具有旋轉副的柔性鉸鏈機構實現沿支點的旋轉，通過杠桿機構進行放大，其放大倍數可以達到2-3倍，使得由壓電陶瓷驅動的精密定位平臺的運動范圍有效地提高。但是在運動范圍放大的同時，也由于杠桿式放大存在微小的角度變化，因此會對最終實現的放大位移帶來微小的角度誤差。

橢圓放大式和菱形放大式精密定位平臺采用壓桿失穩原理實現運動放大，運動放大機構基于材料力學中的壓桿失穩原理設計而成。當壓電陶瓷伸長時，機構兩端受到由內向外的推力，圓弧形薄壁殼的曲率發生變化，其弧面最高點發生向下移動，向下的位移量比陶瓷自身的伸長位移要大得多，即位移被放大。但此類機構圓弧處應力較大，易產生應力集中。

因此，針對上述問題，有必要提供一種改良的精密定位平臺。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供了一種精密定位平臺，其能夠解決目前在精密定位裝置中體積過大、行程過小、定位精度達不到要求、響應時間慢等問題。

為了實現上述目的，本實用新型的一種精密定位平臺，其包括本體、形成于所述本體中的放大機構、以及壓電陶瓷，

所述放大機構包括：分別位于矩形的四個頂點的第一鉸鏈點、第二鉸鏈點、第三鉸鏈點、第四鉸鏈點，所述第二鉸鏈點、第三鉸鏈點上方為放大機構的運動平臺，所述第一鉸鏈點、第二鉸鏈點一側為放大機構的放大邊，所述放大邊中安裝有預緊頂絲，且所述預緊頂絲安裝于所述第一鉸鏈點上方，且臨近所述第一鉸鏈點位置處；

所述本體上安裝有底蓋板，所述壓電陶瓷設置于所述本體內部，所述壓電陶瓷一端與所述底蓋板固定連接，另一端通過滾珠與預緊頂絲相抵靠，所述滾珠安裝于所述預緊頂絲中。

作為本實用新型的進一步改進，所述預緊頂絲的數量為兩個，所述兩個預緊頂絲的安裝螺紋的螺紋方向的方向相反。

作為本實用新型的進一步改進，所述安裝螺紋為M4*0.35型細牙螺紋。

作為本實用新型的進一步改進，所述滾珠通過過盈配合的方式安裝于所述預緊頂絲中。

作為本實用新型的進一步改進，所述壓電陶瓷在電壓的作用下具有伸長量S_X，所述伸長量S_x經所述放大機構放大后，所述運動平臺的位移量為X，定義C=X/S_X，所述C的范圍為7～14。

作為本實用新型的進一步改進，所述壓電陶瓷的兩端分別粘帖有鎢鋼片，所述底蓋板上形成有與所述一端的鎢鋼片相配合的凹槽，所述相應端的鎢鋼片卡合于所述凹槽中，另一端的鎢鋼片與所述滾珠相抵靠。

作為本實用新型的進一步改進，所述放大機構與所述本體一體成型。

作為本實用新型的進一步改進，所述本體和放大機構的材質為超硬鋁。

作為本實用新型的進一步改進，所述壓電陶瓷為鋯鈦酸鉛。