[实用新型]尺蠖型旋转压电驱动平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及精密驱动领域，特别涉及一种尺蠖型旋转压电驱动平台。可应用于精密与超精密加工、微机电系统、生物医学工程、航空航天、大规模及超大规模集成电路制造等领域。

背景技术

对于微观领域的探索早已是现代科技的研究热点，而基于此类研究的装置也不断推陈出新，以满足行业不断提高的对精密定位、结构微小型化的要求。尤其在精密与超精密加工、微机电系统、微小机器人等领域，传统的驱动、传动装置如普通电机、齿轮传动等方式以不能满足精度要求。由于压电驱动具有体积小、精度高、响应快、能耗低、不受磁场影响等优点而在众多驱动方式中崭露头角，被越来越多的应用于精密与超精密加工、微机电系统、生物医学工程等领域。

目前，一般的尺蠖型压电驱动平台存在结构复杂、成本高、工作可靠性差等缺点，这大大限制了在精密驱动等领域的应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种尺蠖型旋转压电驱动平台，解决了目前驱动平台结构复杂、制造成本高、工作可靠性差等问题。本实用新型采用了驱动单元、钳位单元和转子单元实现了转子绕其轴线进行步进式旋转运动的功能。本实用新型共采用三个压电叠堆实现了驱动单元、上下两层钳位单元的动力来源，大大简化了驱动平台的结构，并提高其工作可靠性。其中两个压电叠堆分别作用上下两层钳位单元，一个压电叠堆作用于驱动单元，三个压电叠堆通过信号控制互相配合，按相应时序交替运动，共同实现转子的步进式旋转运动。整体具在结构简单、工作稳定等特征。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

尺蠖型旋转压电驱动平台，包括转子单元、驱动单元、上层钳位单元和下层钳位单元，所述转子单元的转子10与上层钳位足7和下层钳位足6以过渡配合关系装配，所述驱动单元的辅助驱动块14与定子下层15的凹槽以过盈配合关系装配，所述上层钳位单元的定子上层1与所述下层钳位单元的定子下层15通过直板型柔性铰链16相连。

所述的转子单元为一圆柱体转子10，用于输出旋转位移，在上、下层钳位单元与驱动单元的配合工作下，实现步进式旋转运动。

所述的驱动单元包括压电叠堆C13和辅助驱动块14，所述辅助驱动块14与定子下层15的凹槽以过盈配合关系装配；所述压电叠堆C13以过渡配合关系装配于辅助驱动块14与定子上层1组成的槽中；对压电叠堆C13施加驱动电压后，压电叠堆C13伸长并在直板型柔性铰链16的配合工作下推动定子上层1产生相对于定子下层15的旋转位移。

所述的上层钳位单元包括压电叠堆B3、定子上层1、预紧螺栓B12、预紧螺栓D18、预紧螺栓F20，所述压电叠堆B3以过渡配合关系装配于上层桥式柔性铰链放大结构5内；上层钳位足7与转子10间的预紧程度通过预紧螺栓B12、预紧螺栓D18、预紧螺栓F20调节；上层钳位足7能够在夹持转子时实现自定心功能；所述压电叠堆B3通过对应信号控制，按照相应时序夹紧和松开转子，与驱动单元配合驱动转子进行步进式旋转运动。

所述的下层钳位单元与上层钳位单元结构相同，包括压电叠堆A2、定子下层15、预紧螺栓A11、预紧螺栓C17、预紧螺栓E19，所述压电叠堆A2以过渡配合关系装配于下层桥式柔性铰链放大结构4内；下层钳位足6与转子10间的预紧程度通过预紧螺栓A11、预紧螺栓C17、预紧螺栓E19调节；下层钳位足6能够在夹持转子时实现自定心功能；所述压电叠堆A2通过对应信号控制，按照相应时序夹紧和松开转子，与驱动单元配合驱动转子进行步进式旋转运动。

所述定子上层1中包含了由上层桥式柔性铰链放大结构5与其两侧的上层杠杆式柔性铰链放大结构9串联的结构，起到放大压电叠堆B3的位移输出及改变其方向的作用，上层桥式柔性铰链放大机构5的近中心端以及上层杠杆式柔性铰链放大机构9的近中心端为上层钳位足7，其沿圆周均匀分布以起到自定心作用；所述定子下层15与定子上层1结构相同，包含了由下层桥式柔性铰链放大结构4与其两侧的下层杠杆式柔性铰链放大结构8串联的结构，起到放大压电叠堆A2的位移输出及改变其方向的作用，下层桥式柔性铰链放大机构4的近中心端以及下层杠杆式柔性铰链放大机构8的近中心端为下层钳位足6，其沿圆周均匀分布以起到自定心作用。

本实用新型的有益效果在于：体积小、结构简单、成本低、工作可靠性高，能够提供连续、稳定的精密旋转位移。可用于精密与超精密加工、生物医学工程、微机电系统等领域。减小了结构尺寸、减少了所需的压电叠堆数量、降低了成本，同时提高驱动平台工作可靠性。具有控制简单、运动过程稳定可靠、结构紧凑等优点，在微/纳米精密驱动领域中具有广泛的应用前景。