[發明專利]一種上部預緊式粘滑驅動跨尺度精密運動平臺

有效

• 申請號: 201510315826.1
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104868781B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 汝長海;潘鵬;楊飛雨;王勇;朱軍輝
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 唐靈,常亮

技術領域

本發明屬于精密運動技術領域，具體涉及了一種上部預緊式粘滑驅動跨尺度精密運動平臺。

背景技術

具有納米級運動分辨率，又具有毫米級運動行程的跨尺度精密運動技術是目前微驅動領域中的關鍵技術，已經運用到許多重要的科學工程領域中。由于粘滑驅動相對于其他類跨尺度運動驅動方式的驅動原理簡單、方便、控制簡單，且具有分辨率高、運動范圍大、結構簡單、精確定位和易微小化等優點，因此基于粘滑驅動原理的裝備是目前跨尺度驅動設備中應用較多的一種。粘滑驅動的工作原理主要是以摩擦力作為驅動源，利用鋸齒形電壓激勵壓電振子的不對稱振動所形成的動靜摩擦力之間的差異來實現被驅動體的微小移動，通過多次重復激勵從而實現被驅動體最終的跨尺度精密運動。而在粘滑驅動中，摩擦力的調整是其中尤為關鍵的環節。

目前根據摩擦力的預緊結構和調整方式的不同，粘滑驅動跨尺度精密運動平臺主要分為機械公差配合式粘滑驅動跨尺度精密運動平臺、永磁預緊式粘滑驅動跨尺度精密運動平臺以及上下彈簧預緊式粘滑驅動跨尺度精密運動平臺等。其中，機械公差配合式粘滑驅動跨尺度精密運動平臺，相關的公開技術有公開號為WO2008/052785A1、WO2007/022764A1、DE102006052175A1等專利，其工作原理通過機械公差配合使得摩擦振子和被驅動物體之間緊密接觸從而實現摩擦力的預緊，通常該摩擦力的預緊沒有其他的調整機構，主要是依靠機械公差調整和摩擦界面的調整實現摩擦力調整。其中，永磁預緊式粘滑驅動跨尺度精密運動平臺，相關的公開技術有公開號為WO2004077584A1、US2005284817A1等專利，其工作原理主要是利用三條壓電晶體驅動腿來進行運動平臺的支撐，依靠雙圓柱體并列方式進行導向，其中摩擦預緊力的調整主要依靠在基座上安裝永磁體，而運動輸出平臺同樣采用磁體材料，通過磁體之間的磁吸力將壓電晶體驅動腿的運動傳遞給運動平臺，從而實現粘滑驅動跨尺度精密運動。而上下彈簧預緊式粘滑驅動跨尺度精密運動平臺，相關的公開技術有公開號或專利號為WO2009043421A1、US6940210B2、US7579752B2、US20080148589A1等專利，其工作原理主要是將運動平臺分為上下兩部分，通過拉力彈簧來實現上下部分與摩擦振子之間摩擦力的調整，拉力彈簧通過螺紋結構進行調整其長度，從而實現預緊力的調整，其導向是依靠菱形摩擦面來實現，其摩擦預緊力的調整范圍較小，較難適應摩擦界面的微小差異。

上述三種粘滑驅動跨尺度精密運動平臺雖然在摩擦力的預緊結構和調整方式上雖然不同，但其摩擦力的預緊結構和調整方式均設置地過為復雜，均會使摩擦力調節受限，同時這些方案均對摩擦界面的加工精度要求較高，從而導致對粘滑驅動平臺的加工和裝配精度要求較高，最終影響跨尺度精密運動平臺的運動精度和一致性。因此這些方案在保證粘滑驅動跨尺度運動平臺大批量生產時存在工藝復雜和成本高等許多問題。

因此，有必要找到一種結構精簡、輸出性能強大、精密度高的跨尺度精密運動平臺。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種上部預緊式粘滑驅動跨尺度精密運動平臺，極大的簡化了預緊機構和調整方式，便于加工和裝配，進而有效的改善了粘滑驅動跨尺度定位平臺的輸出性能，從而提高了粘滑驅動跨尺度定位平臺的運動精度和一致性，適合產業化，大批量生產。

一種上部預緊式粘滑驅動跨尺度精密運動平臺，包括基座、滑動裝置、導軌、摩擦振子以及振子驅動源，所述導軌安裝在所述基座的兩邊，所述摩擦振子安裝在所述基座上且為柔性鉸鏈機構，所述滑動裝置包括滑塊和滑臺，所述滑臺通過所述導軌安裝在所述摩擦振子上方，所述滑塊通過預緊力調整結構安裝在所述滑臺的上方，并且所述滑塊底部與摩擦振子相互接觸產生摩擦力，所述預緊力調整結構包括提供預緊力的調整螺栓和壓力彈簧，所述振子驅動源安裝在所述基座和所述摩擦振子之間，向摩擦振子提供驅動力。

優選地，所述滑塊的橫截面為T型，滑塊上端兩側對稱設置了兩個通孔用于安裝所述調整螺栓，所述滑塊突出部分與所述摩擦振子相互接觸形成摩擦力。

優選地，所述滑臺截面為[型，滑臺上設有兩個通孔，用于安裝調整螺栓，所述滑塊兩側向下凸出形成兩個側翼，與所述雙列交叉滾柱導軌通過固定螺栓連接，且有一個側翼外側設有調節導軌安裝的螺紋孔。

優選地，所述調節螺栓貫穿所述滑塊、滑臺和壓力彈簧。

優選地，所述調整螺栓和壓力彈簧數量分別為兩個，且以所述摩擦振子為中心分布設置在所述滑臺的兩側。