[發(fā)明專(zhuān)利]一種三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201711317023.5 | 申請(qǐng)日: | 2017-12-12 |
| 公開(kāi)(公告)號(hào): | CN108080241B | 公開(kāi)(公告)日: | 2019-06-21 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 張立元;朱世新;李松雪;郜志英;殷旭 | 申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人: | 北京科技大學(xué) |
| 主分類(lèi)號(hào): | B06B1/06 | 分類(lèi)號(hào): | B06B1/06 |
| 代理公司: | 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237 | 代理人: | 張仲波 |
| 地址: | 100083*** | 國(guó)省代碼: | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書(shū): | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū): | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 張拉整體結(jié)構(gòu) 三棱柱狀 微位移 連接平面 驅(qū)動(dòng)平臺(tái) 位移模式 彈簧 電桿 驅(qū)動(dòng) 垂直平移 平臺(tái)轉(zhuǎn)換 平臺(tái)裝置 施加電壓 位移驅(qū)動(dòng) 壓電材料 振動(dòng)平臺(tái) 金屬桿 底座 測(cè)量 | ||
本發(fā)明提供一種三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái),屬于微位移驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。該平臺(tái)包括頂部、底部?jī)蓚€(gè)三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu),兩者由連接平面連接。頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)由3根壓電桿、3根彈簧、驅(qū)動(dòng)平面和連接平面組成;底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)由1根壓電桿、3根金屬桿、3根彈簧、底座和連接平面組成。該平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)垂直平移、微旋轉(zhuǎn)和微傾斜三種位移模式。該裝置單獨(dú)實(shí)現(xiàn)三種位移模式,不發(fā)生相互的干擾,同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)其協(xié)同作用;除此之外,通過(guò)施加電壓波形的控制將位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)平臺(tái)。本發(fā)明采用壓電材料和張拉整體結(jié)構(gòu)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)平臺(tái)裝置的微位移變化,具有綜合測(cè)量、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及微位移驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域,特別是指一種三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。
背景技術(shù)
張拉整體結(jié)構(gòu)是一類(lèi)輕質(zhì)、網(wǎng)格狀的空間結(jié)構(gòu)體系,由預(yù)拉伸的繩單元和預(yù)壓縮的桿單元相互連接而成。在沒(méi)有任何外部支撐的情況下,靠桿和繩的預(yù)應(yīng)力作用即可保持自身的幾何構(gòu)型,在受到微小保守力擾動(dòng)時(shí),總是趨向于恢復(fù)到初始的自平衡狀態(tài)。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,操作繁瑣,位移模式單一。為此,本發(fā)明公開(kāi)一種三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。
該平臺(tái)包括頂部、底部?jī)蓚€(gè)三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu),頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)和底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)由連接平面連接;頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)由3根壓電桿、3根彈簧、驅(qū)動(dòng)平面和連接平面組成,3根壓電桿、3根彈簧位于驅(qū)動(dòng)平面和連接平面之間,且用于連接驅(qū)動(dòng)平面和連接平面;底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)由1根壓電桿、3根金屬桿、3根彈簧、底座和連接平面組成,1根壓電桿、3根金屬桿和3根彈簧位于連接平面和底座之間,且用于連接連接平面和底座。
其中,驅(qū)動(dòng)平面、連接平面和底座均為剛性平面。
桿單元與剛性平面間采用球鉸連接,其中,桿單元包括壓電桿、金屬桿。
壓電桿為由0-150v直流可調(diào)電源驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷堆棧。
金屬桿為空心桿件。
該位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)平面的垂直平移、微旋轉(zhuǎn)和微傾斜。
其中,垂直平移是通過(guò)同時(shí)驅(qū)動(dòng)頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)中的壓電桿兩端同時(shí)伸長(zhǎng)或縮短,實(shí)現(xiàn)在保證結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)平面不發(fā)生旋轉(zhuǎn)情況下完成驅(qū)動(dòng)平面的上升與下降。
微旋轉(zhuǎn)是通過(guò)控制底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)中心的壓電桿向上伸長(zhǎng)或縮短,完成裝置高度的變化,根據(jù)張拉整體結(jié)構(gòu)的自身性質(zhì),桿單元單向伸長(zhǎng)或縮短過(guò)程中,會(huì)導(dǎo)致張拉整體結(jié)構(gòu)發(fā)生旋轉(zhuǎn),底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn),完成頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)上端驅(qū)動(dòng)平面的微旋轉(zhuǎn)。
在微旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過(guò)程中,底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)壓電桿伸長(zhǎng)或縮短的過(guò)程會(huì)導(dǎo)致底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)高度的升高或降低,為保證驅(qū)動(dòng)平面垂直位移不變,需同時(shí)調(diào)整頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)壓電桿兩端長(zhǎng)度來(lái)降低或升高頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)高度以進(jìn)行高度補(bǔ)償。
除此之外,改變底部壓電桿件的初始長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)該結(jié)構(gòu)微旋轉(zhuǎn)的精度和驅(qū)動(dòng)范圍。
微傾斜是通過(guò)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)中的一根壓電桿長(zhǎng)度完成上端驅(qū)動(dòng)平面的傾斜。
微傾斜是通過(guò)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)中的一根壓電桿長(zhǎng)度完成上端驅(qū)動(dòng)平面的傾斜。
在微傾斜調(diào)節(jié)過(guò)程中,因張拉整體結(jié)構(gòu)自身性質(zhì),驅(qū)動(dòng)平面會(huì)發(fā)生微旋轉(zhuǎn)和垂直平移,此時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)中的壓電桿高度變化,使其發(fā)生與驅(qū)動(dòng)平面反向的旋轉(zhuǎn)角度以進(jìn)行角度補(bǔ)償,再調(diào)節(jié)頂部張拉整體結(jié)構(gòu)的壓電桿長(zhǎng)度對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高度補(bǔ)償。
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