一種無軸漂的壓電驅動微轉臺制造技術

本發明專利技術公開了一種無軸漂的壓電驅動微轉臺，僅采用一壓電陶瓷驅動器作為驅動源，其包括一體結構的固定部、輸出平臺、驅動機構及斜柔性梁，輸出平臺繞其微轉中心轉動并位于固定部的平臺空間內，驅動機構與固定部柔性連接，用于將壓電陶瓷驅動器的輸入量進行單軸方向的直線位移輸出，斜柔性梁和與其輸入端連接的驅動機構的位移輸出線形成驅動角a，并偏離微轉中心設置，用于與驅動機構協同變形將壓電陶瓷驅動器的線性輸入量轉化為輸出平臺的微轉角位移；該微轉臺采用單一壓電陶瓷驅動器進行驅動，通過驅動機構和斜柔性梁的協同作用將線性輸入量轉化為微轉角位移，其具有易于控制，運動簡單可靠，輸出精度高，微轉臺整體結構簡單小巧，性價比高。性價比高。性價比高。

【技術實現步驟摘要】
一種無軸漂的壓電驅動微轉臺


[0001]本專利技術涉及小型精密設備的機械要素或光學要素等的微驅動機構
，具體是指一種無軸漂的壓電驅動微轉臺。

技術介紹

[0002]微納定位可以實現微米級或者納米級別的定位，隨著科技越來越發達，微納定位系統的應用也越來越廣泛，在航空航天、機械電子、醫療衛生領域以及日常生活中都有所體現。微納定位平臺作為微納定位系統的重要部件，一般分為驅動機構與導向機構兩部分，同時微納定位平臺也是連接宏觀與微觀的重要一環，因此對其的研究尤為重要。但是隨著掃描探針顯微鏡、生物醫療方向、精密制造技術以及芯片的高速發展，人們對微納定位平臺的定位精度及行程等性能也逐漸提升。
[0003]目前針對微納定位平臺的研究基本上平動的居多，因為平動的定位平臺沒有柔性鉸鏈寄生運動而產生的誤差，平動的微納定位平臺誤差較小，有利于研究和保證精度。而做旋轉運動的定位平臺有軸漂運動產生的誤差，沒有一個準確的旋轉中心，微旋轉定位平臺的設計要考慮這方面帶來的誤差；因此對于單自由度微旋轉定位轉臺的研究較少。
[0004]而在針對微旋轉定位平臺的設計中，現有微轉動平臺多是多自由度的微動平臺，通過兩個對稱式壓電陶瓷驅動，或三個夾角為120
°
排列的壓電陶瓷的聯動控制實現微轉動功能，控制比較復雜，對于需要純轉動的場合，采用多個壓電陶瓷驅動，造成運動冗余，系統體積增大，成本較高，且普遍存在軸向漂移。現有技術針對單個壓電陶瓷驅動的微旋轉定位平臺少之又少。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種采用單個壓電陶瓷驅動的無軸漂的壓電驅動微轉臺，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
[0006]為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種無軸漂的壓電驅動微轉臺僅采用一壓電陶瓷驅動器作為驅動源，其包括一體結構的：固定部，具有平臺空間；輸出平臺，繞其微轉中心轉動，位于固定部的平臺空間內；驅動機構，用于將其輸入量進行單軸方向的直線位移輸出，與固定部柔性連接；斜柔性梁，與驅動機構連接，用于與驅動機構協同作用以在輸出平臺上產生至少兩個不同方向的切向分力，斜柔性梁和與其輸入端連接的驅動機構的位移輸出線形成驅動角a，0＜a≤45
°
，并偏離微轉中心設置，以對輸出平臺施加偏心致動力。
[0007]可替代地，驅動機構為兩個，對稱設置于微轉中心的左右兩側，驅動機構呈T形結構，包括驅動部和導向部，導向部兩端對稱于位移輸出線，并與固定部柔性連接，壓電陶瓷驅動器安裝于兩個驅動部端面之間，經兩個驅動機構傳遞輸出兩對稱相反并沿微轉中心的
直線位移，且兩個直線位移對稱于微轉中心，一驅動部的前側面與輸出平臺通過斜柔性梁連接，另一驅動部的后側面與輸出平臺通過斜柔性梁連接，兩個斜柔性梁旋轉對稱設置，且同為受拉柔性梁或受壓柔性梁，記為第一斜柔性梁。
[0008]優選地，一驅動部的后側面與輸出平臺通過平行于第一斜柔性梁的第二斜柔性梁連接，另一驅動部的前側面與輸出平臺通過平行于第一斜柔性梁的第二斜柔性梁連接，第一斜柔性梁和第二斜柔性梁相錯布置于各自的驅動部上，兩個第二斜柔性梁旋轉對稱設置，第二斜柔性梁與第一斜柔性梁的受力形式相反，且第二斜柔性梁和第一斜柔性梁的驅動角均為a=45
°
。
[0009]進一步優選地，輸出平臺的兩側通過對稱設置的兩根微轉導向梁分別與固定部柔性連接，兩根微轉導向梁與微轉中心共線。
[0010]進一步優選地，兩根第一斜柔性梁和兩根第二斜柔性梁分別與輸出平臺的連接點分布于同一個驅動圓上，驅動圓的圓心即為微轉中心。
[0011]進一步優選地，固定部上對稱設有兩個預緊螺釘，驅動機構上沿驅動部貫穿設置有驅動螺紋孔，兩個預緊螺釘分別穿過驅動螺紋孔并分別與壓電陶瓷驅動器連接。
[0012]可替代地，驅動機構包括呈正交布置的主動驅動機構和從動驅動機構，主動驅動機構偏離設置于微轉中心的一側并橫向布置，其兩端與固定部柔性連接以導向驅動，壓電陶瓷驅動器與主動驅動機構的后側面連接，主動驅動機構前側面連接輸出平臺以輸入縱向致動力，斜柔性梁一端與主動驅動機構的后側面連接，另一端與從動驅動機構連接，從動驅動機構兩端與固定部柔性連接，從動驅動機構連接輸出平臺以輸入橫向致動力，斜柔性梁與主動驅動機構的位移輸出線間的驅動角a=45
°
，固定部包括主體框架和圓形的中部固定平臺，中部固定平臺沿微轉中心線設置，輸出平臺設置有沿微轉中心線的導向軸孔，導向軸孔通過環形均勻分布的數個內繞心導向梁與中部固定平臺外周面柔性連接。
[0013]優選地，輸出平臺上沿徑向面分別設置位于縱向方向上的第一從動連接平面和位于橫向方向上的第二從動連接平面，從動驅動機構通過第一雙平行柔性驅動梁垂直連接第一從動連接平面，主動驅動機構后側面通過第二雙平行柔性驅動梁垂直連接第二從動連接平面。
[0014]進一步優選地，輸出平臺為圓形結構，且主體框架為環形結構，輸出平臺的外周面通過環形均勻分布的數個外繞心導向梁與主體框架的內環面柔性連接。
[0015]進一步優選地，主體框架上設有預緊螺釘，用于螺紋連接壓電陶瓷驅動器以產生預緊壓力。
[0016]與現有技術相比，本專利技術的壓電驅動微轉臺具有以下的有益效果：1、該微轉臺采用單一壓電陶瓷驅動器進行驅動，通過線切割形成的驅動機構和斜柔性梁的協同作用下將壓電陶瓷驅動器的線性輸入量轉化為輸出平臺的微轉角位移，因驅動機構和斜柔性梁均為線切割形成的柔性件，其具有運動無間隙、無摩擦、無需潤滑、結構緊湊、精度高的特點，利用其對單一動力源進行轉化后向輸出平臺輸出微角轉移動力，與現有技術的多個聯動輸入實現微轉動相比，其具有易于控制，運動簡單可靠，輸出精度高，微轉臺整體結構簡單小巧，性價比高，利于光學設備的小型化設計；2、實施例一中的微轉臺采用對稱并沿微轉徑向線布置的兩個驅動機構驅動輸出平臺微轉，通過四個斜柔性梁同步進行拉伸和推壓，四個斜柔性梁的徑向力相互抵消，并產
生四個切向力同步驅轉輸出平臺繞自微轉中心動態微轉，該微轉臺具有自定心功能，不需中心約束，在動態微轉過程中始終具有準確的旋轉中心，軸漂運動相對較小，動態微角位移輸出的偏心誤差小；3、實施例二中的微轉臺采用正交布置的主動驅動機構和從動驅動機構共同驅動，通過斜柔性梁將偏離微轉中心布置的壓電陶瓷驅動器的輸入進行傳遞，同步產生兩個正交的切向驅動力，在中部固定平臺的旋轉中心約束和導向下，繞約束微轉中心轉動，因此壓電陶瓷驅動器的輸出能量經分散均衡輸入后，有效提高輸入效率并有利于減小軸漂，輸出平臺的動態微角位移輸出偏心誤差小；
附圖說明
[0017]圖1為本專利技術實施例一的壓電驅動微轉臺裝配立體圖；圖2為本專利技術實施例一的壓電驅動微轉臺裝配爆炸圖圖3為本專利技術實施例一的壓電驅動微轉臺的正視圖；圖4為本專利技術實施例一的壓電驅動微轉臺的下軸測視圖；圖5為本專利技術實施例二的壓電驅動微轉臺的正視圖；圖6為本專利技術實施例一的壓電驅動微轉臺微轉狀態下的形變仿真圖；圖7為本專利技術實施例二的壓本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種無軸漂的壓電驅動微轉臺，其特征在于:僅采用一壓電陶瓷驅動器作為驅動源，其包括一體結構的：固定部，具有平臺空間；輸出平臺，繞其微轉中心轉動，位于所述固定部的所述平臺空間內；驅動機構，用于將輸入量進行單軸方向的直線位移輸出，與所述固定部柔性連接；斜柔性梁，與所述驅動機構連接，用于與所述驅動機構協同作用以在所述輸出平臺上產生至少兩個不同方向的切向分力，所述斜柔性梁和與其輸入端連接的所述驅動機構的位移輸出線形成驅動角a ，0＜a≤45
°
，并偏離所述微轉中心設置，以對所述輸出平臺施加偏心致動力。2.根據權利要求1所述的壓電驅動微轉臺，其特征在于：所述驅動機構為兩個，對稱設置于所述微轉中心的左右兩側，所述驅動機構呈T形結構，包括驅動部和導向部，所述導向部兩端對稱于所述位移輸出線，并與所述固定部柔性連接，所述壓電陶瓷驅動器安裝于兩個所述驅動部端面之間，經兩個所述驅動機構傳遞輸出兩對稱相反并沿所述微轉中心的所述直線位移，且兩個所述直線位移對稱于所述微轉中心，一所述驅動部的前側面與所述輸出平臺通過所述斜柔性梁連接，另一所述驅動部的后側面與所述輸出平臺通過所述斜柔性梁連接，兩個所述斜柔性梁為旋轉對稱設置，且同為受拉柔性梁或受壓柔性梁，記為第一斜柔性梁。3.根據權利要求2所述的壓電驅動微轉臺，其特征在于：一所述驅動部的后側面與所述輸出平臺通過平行于所述第一斜柔性梁的第二斜柔性梁連接，另一所述驅動部的前側面與所述輸出平臺通過平行于所述第一斜柔性梁的第二斜柔性梁連接，所述第一斜柔性梁和所述第二斜柔性梁相錯布置于各自的所述驅動部上，兩個所述第二斜柔性梁同樣為旋轉對稱設置，所述第二斜柔性梁與所述第一斜柔性梁的受力形式相反，且所述第二斜柔性梁和所述第一斜柔性梁的驅動角均為a=45
°
。4.根據權利要求3所述的壓電驅動微轉臺，其特征在于：兩根所述第一斜柔性梁和兩根所述第二斜柔性梁與所述輸出平臺連接的連接點分布于同一個驅動圓上，所述驅動圓的圓心即為所述微轉中心。5.根據權利要求2至4中任一項所述的壓電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔良玉，韓建鑫，馬鵬飛，鐘俊杰，
申請(專利權)人：天津納微機器人科技有限公司，
類型：發明
國別省市：