[发明专利]可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台，可应用在精密加工技术及装备、力学性能测试、精密光学、微机电系统以及航空航天等领域。

技术背景

近年来精密定位机构在诸多应用领域需求量日益增加，如精密加工、微机电系统、光学工程等。这些应用要求定位机构具有分辨率高及运动行程大，且要求结构简单、紧凑。传统的驱动器一般采用电机带动滚珠丝杠实现定位或者驱动，存在结构尺寸大、精度低等缺点。此外，高精密的滚珠丝杠的加工困难也限制了其应用。压电元件作为一种智能型材料，具有响应迅速，输出力大，位移分辨率高及结构紧凑等优点。国内外研究人员利用压电元件研发了多种精密定位机构，其大部分基于尺蠖运动原理或惯性冲击原理实现精密直线运动或旋转运动。有一些驱动器输出稳定、精度高，但行程小，仅有几十微米，限制了其应用范围；有一些驱动器能够实现整圆周的旋转运动，但转速较慢，无法实现机械调速，并且结构复杂，整体刚度较差。因此，设计一种精度高，行程大，可以在较大范围内进行机械调速的旋转驱动器很有必要。

发明内容

为了解决上述问题与不足，本发明提供一种可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台，使之具有较高的稳定性和精度，可实现整圆周的旋转运动，并且能够在较大范围内对驱动平台的转速进行调节。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：

一种可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台，主要由定子20、转子1、钳位块5、平移台19、升降台和基座7组成，所述定子20包括前后布置的钳位单元26和驱动单元21两部分。定子20通过连接块31与平移台19连接，平移台19通过螺钉与升降台的顶板15相连，升降台和钳位块5通过螺钉固定在基座7上，转子1通过精密微型滚动轴承3和轴承座2支撑在基座7的前部，并由钳位单元26和钳位块5夹持。

本发明的积极效果是借助于平移台19能够对定子20的横向位置进行精密调整，以保证定子20的钳位单元26工作时，不会对转子1产生轴向力的作用，增强了驱动平台的稳定性；借助于升降台能够对定子20竖直方向的位置进行精密调节，实现较大范围的调速，并可以测试不同的夹持半径下，驱动平台的精度、分辨率、稳定性等技术指标，其中夹持半径定义为钳位单元26与转子1接触面的中心到转子1轴线的距离。基于柔性机构的结构特点，设计出一种集钳位单元26和驱动单元21为一体的整体式结构，该结构能够同时完成对转子1的夹紧和驱动；为保证转子1动力的输出，并行设计了一个独立的钳位块5。驱动平台以步进方式旋转，结构简单，能够实现高频运动，并可以在较大范围进行调速。

附图说明

附图1可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台结构示意图

附图2可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台俯视图

附图3可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台仰视图

附图4可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台侧视图

附图5可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台局部爆炸图

附图6简易升降台的爆炸图

图中：1.转子 2.轴承座 3.精密微型滚动轴承 4.轴承座固定螺钉 5.钳位块 6.压电叠堆III  7.基座 11.底板 12.薄板固定螺钉 13.底座 14.薄板 I  15.顶板 18.纵向分厘卡18′.横向分厘卡 19.平移台 19′.工作台 20.定子 21.驱动单元 22.压电叠堆I 23.定子固定螺钉 25.压电叠堆II  26.钳位单元 29.连接块固定螺钉 31.连接块 32.平移台固定螺钉 34.顶板固定螺钉 36.上楔形块 40.薄板II  42.侧板II  43.侧板固定螺钉 47.下楔形块 48.侧板I  49.钳位块固定螺钉 50.升降台固定螺钉

具体实施方式

现结合附图所示进一步说明本发明的具体内容及其工作方式。

参见附图1、2、3、4、5、6，本发明所述的可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台，主要由定子20、转子1、钳位块5、平移台19、升降台和基座7组成，所述定子20包括前后布置的钳位单元26和驱动单元21两部分。定子20通过连接块31与平移台19连接，平移台19通过螺钉与升降台的顶板15相连，升降台和钳位块5通过螺钉固定在基座7上，转子1通过精密微型滚动轴承3和轴承座2支撑在基座7的前部，并由钳位单元26和钳位块5夹持。