【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于精密定位臺(tái)，具體而言，涉及一種大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)。
技術(shù)介紹
1、隨著當(dāng)今科技水平不斷提升，超精密加工和精密作業(yè)等領(lǐng)域不斷地深入研究，對(duì)于精密運(yùn)動(dòng)有了更進(jìn)一步的研究需求。在微納精密加工領(lǐng)域，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用越來越多，該裝置可應(yīng)用于半導(dǎo)體探針臺(tái)、顯微鏡系統(tǒng)中高性能的納米定位系統(tǒng)以及壓電陶瓷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的納米級(jí)定位臺(tái)。壓電定位臺(tái)因具有大輸出力、高分辨率和較快的響應(yīng)速度，在微裝配、掃描探針顯微鏡、壓電快刀伺服和生物細(xì)胞微操作等重要領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有的壓電定位臺(tái)存在負(fù)載能力小、重復(fù)定位精度低、耦合大、適配性差的問題。
2、基于上述，目前要解決的問題：提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)θx、θy兩軸偏轉(zhuǎn)及z軸直線運(yùn)動(dòng)、負(fù)載能力大、重復(fù)定位精度高、耦合小、適配性強(qiáng)的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中，定位平臺(tái)負(fù)載能力小、重復(fù)定位精度低、耦合大和適配性差的問題。
2、本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，包括：
3、殼體，其包括底壁、內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，所述底壁、所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁圍成中空的回字形的矩形環(huán)腔；
4、放大壓電驅(qū)動(dòng)器，其設(shè)于所述矩形環(huán)腔內(nèi)；所述放大壓電驅(qū)動(dòng)器包括靠近所述內(nèi)側(cè)壁設(shè)置的2個(gè)x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器和2個(gè)y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器，以及靠近所述外側(cè)壁設(shè)置的4個(gè)z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器；
5、運(yùn)動(dòng)載板，其設(shè)于所述放大壓電驅(qū)動(dòng)器的上方，所述運(yùn)動(dòng)載板自中部向四周依次
6、所述z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的一端與所述殼體的底壁固定連接，z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的另一端與所述z軸運(yùn)動(dòng)載板的一條邊通過第一柔性鉸鏈連接，4個(gè)z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)z軸運(yùn)動(dòng)載板的四條邊實(shí)現(xiàn)z軸直線運(yùn)動(dòng)；x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的一端與所述z軸運(yùn)動(dòng)載板的一條邊固定連接，x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的另一端通過第二柔性鉸鏈與一條x軸運(yùn)動(dòng)載板連接，2個(gè)x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)兩條x軸運(yùn)動(dòng)載板實(shí)現(xiàn)x軸偏轉(zhuǎn)；y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的一端與所述z軸運(yùn)動(dòng)載板的一條邊固定連接，y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的另一端通過第二柔性鉸鏈與一條y軸運(yùn)動(dòng)載板連接，2個(gè)y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)兩條y軸運(yùn)動(dòng)載板實(shí)現(xiàn)y軸偏轉(zhuǎn)。
7、進(jìn)一步的，所述x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器與z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器之間、y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器與z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)有導(dǎo)向鉸鏈，所述導(dǎo)向鉸鏈與所述殼體的底壁和z軸運(yùn)動(dòng)載板固定連接，用于限制x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器、y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器和z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的左右運(yùn)動(dòng)。
8、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)向鉸鏈為凸形塊，所述凸形塊包括上部的小矩形塊和下部的大矩形塊；小矩形塊設(shè)有用于與螺釘配合連接所述z軸運(yùn)動(dòng)載板的螺紋孔；大矩形的上部設(shè)有通孔，所述通孔的左上方、右上方分別設(shè)有左柔性臂、右柔性臂，大矩形塊的下部設(shè)有用于與螺釘配合連接所述殼體的螺紋孔。
9、進(jìn)一步的，4個(gè)z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器分別對(duì)應(yīng)于z軸運(yùn)動(dòng)載板的四條邊布置；2個(gè)x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的活動(dòng)端分別對(duì)應(yīng)于兩個(gè)x軸運(yùn)動(dòng)載板布置，所述x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的固定端對(duì)應(yīng)于所述z軸運(yùn)動(dòng)載板；2個(gè)y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的活動(dòng)端分別對(duì)應(yīng)于兩個(gè)y軸運(yùn)動(dòng)載板布置，所述y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器的固定端對(duì)于所述z軸運(yùn)動(dòng)載板。
10、進(jìn)一步的，所述第二柔性鉸鏈分別與x軸運(yùn)動(dòng)載板或y軸運(yùn)動(dòng)載板的中間處連接。
11、進(jìn)一步的，x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器、y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器和z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器分別包括：放大壓電驅(qū)動(dòng)器主體、壓電陶瓷和應(yīng)變傳感器；
12、所述放大壓電驅(qū)動(dòng)器主體包括第一陶瓷固定端、四個(gè)第三柔性鉸鏈、第一圓弧凸臺(tái)、第二陶瓷固定端和第二圓弧凸臺(tái)，所述第一陶瓷固定端、第一圓弧凸臺(tái)、第二陶瓷固定端和第二圓弧凸臺(tái)順次連接形成閉環(huán)式中空腔，且第一陶瓷固定端與第一圓弧凸臺(tái)的一端之間、第一圓弧凸臺(tái)的另一端與第二陶瓷固定端之間、第二陶瓷固定端與第二圓弧凸臺(tái)的一端之間及第二圓弧凸臺(tái)的另一端與第一陶瓷固定端之間分別通過第三柔性鉸鏈連接；所述第一圓弧凸臺(tái)和第二圓弧凸臺(tái)上下對(duì)稱布置，四個(gè)第三柔性鉸鏈在第一圓弧凸臺(tái)、第二圓弧凸臺(tái)的左右兩側(cè)對(duì)稱布置；所述壓電陶瓷的兩端分別與第一陶瓷固定端和第二陶瓷固定端接觸，且第一陶瓷固定端和第二陶瓷固定端的中心連線與水平線呈夾角α布置，四個(gè)第三柔性鉸鏈和兩個(gè)圓弧凸臺(tái)的外側(cè)面均為平面，若干應(yīng)變傳感器貼于所述放大壓電驅(qū)動(dòng)器主體的上表面和下表面，所述應(yīng)變傳感器與控制系統(tǒng)電連接。
13、進(jìn)一步的，每個(gè)所述放大壓電驅(qū)動(dòng)器的上表面和下表面各設(shè)置四個(gè)應(yīng)變傳感器，四個(gè)應(yīng)變傳感器對(duì)應(yīng)于所述第三柔性鉸鏈設(shè)置，并兩兩一組、對(duì)稱分布。進(jìn)一步的，所述壓電陶瓷為低壓疊堆共燒壓電陶瓷。
14、進(jìn)一步的，所述殼體的四周設(shè)有固定孔用于與其他機(jī)構(gòu)固定連接。
15、本專利技術(shù)的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)通過多個(gè)x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器、y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器和z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器在x軸、y軸平面，以及y軸方向進(jìn)行串聯(lián)連接：1、實(shí)現(xiàn)θx、θy兩軸偏轉(zhuǎn)及z軸直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)三維精密定位；2、串聯(lián)結(jié)構(gòu)耦合小；3、大幅度提升承載能力，承載能力可達(dá)5kg。
16、本專利技術(shù)大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)閉環(huán)重復(fù)定位精度高，可達(dá)0.006%f.s.，適用于各種高精密應(yīng)用場(chǎng)景。大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)中心設(shè)置為中空，可透射光，故還可應(yīng)用于棱鏡位置調(diào)整、光束偏轉(zhuǎn)等場(chǎng)景，功能性強(qiáng)。本專利技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)合理、緊湊、體積小，便于安裝到其他應(yīng)用系統(tǒng)。
17、本專利技術(shù)的放大壓電驅(qū)動(dòng)器利用壓電技術(shù)的逆壓電效應(yīng)原理，配合放大壓電驅(qū)動(dòng)器主體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高精度、小體積、無耦合、傳動(dòng)速度快等特點(diǎn)。本專利技術(shù)采用應(yīng)變傳感器對(duì)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)反饋，可消除壓電陶瓷的遲滯與蠕變特性，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的精密定位控制。
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1.一種大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，所述X軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（21）與Z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（23）之間、Y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（22）與Z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（23）之間設(shè)有導(dǎo)向鉸鏈（6），所述導(dǎo)向鉸鏈（6）與所述殼體（1）的底壁（11）和Z軸運(yùn)動(dòng)載板（32）固定連接，用于限制X軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（21）、Y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（22）和Z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（23）的左右運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，所述導(dǎo)向鉸鏈（6）為凸形塊，所述凸形塊包括上部的小矩形塊和下部的大矩形塊；小矩形塊設(shè)有用于與螺釘（7）配合連接所述Z軸運(yùn)動(dòng)載板（32）的螺紋孔；大矩形的上部設(shè)有第一通孔（61），所述第一通孔（61）的左上方、右上方分別設(shè)有左柔性臂（62）、右柔性臂（63），大矩形塊的下部設(shè)有用于與螺釘（7）配合連接所述殼體（1）的螺紋孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，4個(gè)Z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（23）分別對(duì)應(yīng)于Z軸運(yùn)動(dòng)載板（32）的四條邊布置；2個(gè)X軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，所述第二柔性鉸鏈（5）分別與X軸運(yùn)動(dòng)載板（311）或Y軸運(yùn)動(dòng)載板（312）的中間處連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，X軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（21）、Y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（22）和Z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（23）分別包括：放大壓電驅(qū)動(dòng)器主體（200）、壓電陶瓷（210）和應(yīng)變傳感器（220）；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，每個(gè)所述放大壓電驅(qū)動(dòng)器（2）的上表面和下表面各設(shè)置四個(gè)應(yīng)變傳感器（220），四個(gè)所述應(yīng)變傳感器（220）對(duì)應(yīng)于所述第三柔性鉸鏈（205）設(shè)置，并兩兩一組、對(duì)稱分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，所述壓電陶瓷（210）為低壓疊堆共燒壓電陶瓷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，所述殼體（1）的四周設(shè)有固定孔（14）用于與其他機(jī)構(gòu)固定連接。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，所述x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（21）與z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（23）之間、y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（22）與z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（23）之間設(shè)有導(dǎo)向鉸鏈（6），所述導(dǎo)向鉸鏈（6）與所述殼體（1）的底壁（11）和z軸運(yùn)動(dòng)載板（32）固定連接，用于限制x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（21）、y軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（22）和z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（23）的左右運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，所述導(dǎo)向鉸鏈（6）為凸形塊，所述凸形塊包括上部的小矩形塊和下部的大矩形塊；小矩形塊設(shè)有用于與螺釘（7）配合連接所述z軸運(yùn)動(dòng)載板（32）的螺紋孔；大矩形的上部設(shè)有第一通孔（61），所述第一通孔（61）的左上方、右上方分別設(shè)有左柔性臂（62）、右柔性臂（63），大矩形塊的下部設(shè)有用于與螺釘（7）配合連接所述殼體（1）的螺紋孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大負(fù)載壓電偏擺臺(tái)，其特征在于，4個(gè)z軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（23）分別對(duì)應(yīng)于z軸運(yùn)動(dòng)載板（32）的四條邊布置；2個(gè)x軸放大壓電驅(qū)動(dòng)器（21）的活動(dòng)端分別對(duì)應(yīng)于兩個(gè)x軸運(yùn)動(dòng)載板（311）布置，所述x軸放大壓電...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭立雙，陳峰，楊明遠(yuǎn)，閆更輝，劉秉強(qiáng)，李欣剛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱芯明天科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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