一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台制造技术

一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，旨在解决当前微纳旋转台结构设计复杂、驱动速度慢等技术问题。本发明专利技术由转盘组件、驱动组件、传动组件和预紧基座组件组成，转盘组件与传动组件螺纹连接，驱动组件与预紧基座组件螺纹连接，并与传动组件相接触，传动组件与预紧基座组件螺纹连接。本发明专利技术采用单叠堆同向双输出铰链定子，通过两对非对称圆弧铰链以实现铰链定子单侧驱动足侧向位移的二次放大功能，并由于同向双输出铰链定子为中心对称结构，可利用两个中心对称的驱动足以实现微转台的同向旋转功能。与当前微纳旋转台相比，本发明专利技术具有结构简单、驱动速度快、预紧调节精度高、驱动稳定等特点，在精密驱动与定位领域中具有广泛的应用前景。

A kind of piezoelectric stick slip micro turntable with single stack and double output in the same direction

【技术实现步骤摘要】
一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台
本专利技术涉及一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，属于微纳精密制造与控制

技术介绍
随着精密超精密加工、生物医疗技术、精密测量等领域的快速发展，对微纳米精密驱动技术的要求越来越高，在精密旋转定位驱动系统中，旋转驱动器的性能对整个定位系统有着决定性的影响，而压电驱动器具有体积小、效率高、优良的力(力矩)和输出保持能力以及亚毫秒级以上的响应速度宽等优点，在当前微型驱动定位领域中，以压电驱动为核心的微型驱动器受到广泛关注。压电旋转平台是一种既具有全行程旋转功能，又能实现微转角高分辨率转动的精密旋转驱动器。它基于压电堆叠的逆压电效应，将压电执行器的微小角位移不断累加，从而实现连续的大行程旋转运动。因此，在具有大转角行程、微转角高分辨率技术需求的精密旋转定位领域，压电旋转平台具有独特的技术优势。但目前的压电旋转平台仍存在结构复杂、驱动速度慢等技术问题。鉴于上述缺陷，提出一种结构简单、驱动速度快的微纳旋转台是至关重要的。
技术实现思路
为解决当前微纳旋转台结构设计复杂、驱动速度慢等技术问题，本专利技术公开了一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台及其驱动方法。本专利技术所采用的技术方案：为达到上述目的，本专利技术提供一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，该压电粘滑微转台由转盘组件、驱动组件、传动组件和预紧基座组件组成，所述转盘组件与传动组件螺纹连接，所述驱动组件与预紧基座组件螺纹连接，并与传动组件相接触，所述传动组件与预紧基座组件螺纹连接。所述转盘组件包括转盘固定螺栓和转盘，所述转盘设有转盘安装沉头孔、外设安装螺纹孔和转盘底面，所述转盘固定螺栓穿过转盘安装沉头孔与传动组件螺纹连接，安装紧固转盘，所述外设安装螺纹孔安装外部设备，所述转盘底面与传动组件相接触。所述驱动组件包括同向双输出铰链定子、矩形垫片、压电堆叠、楔形垫片组和定子固定螺栓，其中，所述压电堆叠安装于同向双输出铰链定子内，所述矩形垫片和楔形垫片组分别安装于压电堆叠两端，紧固安装压电堆叠，所述定子固定螺栓穿过同向双输出铰链定子与预紧基座组件螺纹连接，安装固定同向双输出铰链定子。所述同向双输出铰链定子为中心对称结构，所述同向双输出铰链定子设有弯折驱动足Ⅰ、连接梁Ⅰ、连接梁Ⅱ、横梁Ⅰ、弯折驱动足Ⅱ、连接梁Ⅲ、连接梁Ⅳ、横梁Ⅱ、大圆弧铰链Ⅰ、大圆弧铰链Ⅱ、安装孔Ⅰ、安装座Ⅰ、小圆弧铰链Ⅰ、小圆弧铰链Ⅱ、楔形垫片槽、大圆弧铰链Ⅲ、大圆弧铰链Ⅳ、安装座Ⅱ、安装孔Ⅱ、小圆弧铰链Ⅲ、小圆弧铰链Ⅳ和矩形垫片槽，所述连接梁Ⅰ两端通过大圆弧铰链Ⅰ和大圆弧铰链Ⅱ分别与横梁Ⅱ和安装座Ⅰ连接，所述连接梁Ⅱ两端通过小圆弧铰链Ⅰ和小圆弧铰链Ⅱ分别与安装座Ⅰ和横梁Ⅰ连接，所述连接梁Ⅲ两端通过大圆弧铰链Ⅲ和大圆弧铰链Ⅳ分别与横梁Ⅰ和安装座Ⅱ连接，所述连接梁Ⅳ两端通过小圆弧铰链Ⅲ和小圆弧铰链Ⅳ分别与安装座Ⅱ和横梁Ⅱ连接，所述安装座Ⅰ上设有安装孔Ⅰ，所述安装座Ⅱ上设有安装孔Ⅱ，所述安装孔Ⅰ和安装孔Ⅱ内穿过定子固定螺栓，安装固定同向双输出铰链定子，所述横梁Ⅰ上设有楔形垫片槽，所述楔形垫片槽内放置有楔形垫片组，所述横梁Ⅱ上设有矩形垫片槽，所述矩形垫片槽内放置有矩形垫片，所述弯折驱动足Ⅰ与横梁Ⅱ连接，所述弯折驱动足Ⅱ与横梁Ⅰ连接，所述弯折驱动足Ⅰ和弯折驱动足Ⅱ与传动组件接触。所述大圆弧铰链Ⅰ和大圆弧铰链Ⅱ的半径分别为a和b，所述小圆弧铰链Ⅰ和小圆弧铰链Ⅱ的半径分别为c和d，所述大圆弧铰链Ⅲ和大圆弧铰链Ⅳ的半径分别为e和f，所述小圆弧铰链Ⅲ和小圆弧铰链Ⅳ的半径分别为g和h，a=e，b=f，c=g，d=h且a＞e，b＞g，e＞d，f＞c；所述楔形垫片组由两个对称布置的楔形垫片组成，用于安装紧固同向双输出铰链定子内的固压电堆叠。所述传动组件包括轴承上限位机构、传动轴套、轴承限位板、限位板安装螺栓、轴承和上限位机构安装螺栓，其中，所述轴承上限位机构内部安装轴承，并与预紧基座组件相贴合，所述传动轴套与轴承过渡配合，所述轴承限位板分别与传动轴套和轴承相接触，所述限位板安装螺栓穿过轴承限位板与传动轴套螺纹连接，所述上限位机构安装螺栓穿过轴承上限位机构与预紧基座组件螺纹连接，安装紧固轴承上限位机构。所述轴承上限位机构设有上限位机构安装孔、上限位安装底面、螺栓槽、上限位机构轴承安装孔和轴承上限位面，所述上限位机构安装孔内穿过上限位机构安装螺栓，所述上限位安装底面与预紧基座组件贴合，所述螺栓槽用于螺栓安装让位，所述上限位机构轴承安装孔与轴承过渡配合，所述轴承上限位面与轴承贴合。所述传动轴套设有限位板安装螺纹孔、限位板安装面、轴承限位轴肩面、轴承连接轴、转盘安装面、转盘安装螺纹孔和传动斜面，所述限位板安装螺纹孔与限位板安装螺栓螺纹连接，所述限位板安装面与轴承限位板贴合，所述轴承限位轴肩面和轴承连接轴安装连接轴承，所述转盘安装面与转盘底面相贴合，所述转盘安装螺纹孔与转盘固定螺栓螺纹连接，安装连接转盘，所述传动斜面与驱动组件接触。所述轴承限位板设有螺栓安装槽、限位板安装孔、限位板轴套接触面和限位板轴承接触面，所述螺栓安装槽用于放置限位板安装螺栓，所述限位板安装孔内穿过限位板安装螺栓，安装固定轴承限位板，所述限位板轴套接触面与限位板安装面相贴合，所述限位板轴承接触面与轴承相贴合。所述轴承设有轴承外圈上表面、轴承内圈上表面、轴承外圈、轴承外圈下表面、轴承内圈下表面和轴承内圈，所述轴承外圈上表面与轴承上限位面相贴合，所述轴承内圈上表面与轴承限位轴肩面相贴合，所述轴承外圈与上限位机构轴承安装孔过渡配合，所述轴承外圈下表面与预紧基座组件相接触，所述轴承内圈下表面与限位板轴承接触面相贴合，所述轴承内圈与轴承连接轴过渡配合。所述预紧基座组件包括预紧调节轴、轴承座、轴承座锁紧螺栓和底座，所述预紧调节轴分别与轴承座和底座螺纹连接，所述轴承座锁紧螺栓穿过轴承座与底座接触。所述预紧调节轴设有定子安装螺纹孔、导线槽和预紧调节螺纹轴，所述安装螺纹孔与定子固定螺栓螺纹连接，安装紧固同向双输出铰链定子，所述导线槽用于布置压电堆叠控制电线，所述预紧调节螺纹轴分别与轴承座和底座螺纹连接。所述轴承座设有轴承座上表面、轴承上限位机构安装螺纹孔、轴承座锁紧螺纹孔、排线孔、轴承座下表面和轴承座内螺纹孔，所述轴承座上表面分别与上限位安装底面和轴承外圈下表面相贴合，所述轴承上限位机构安装螺纹孔与上限位机构安装螺栓螺纹连接，安装固定轴承上限位机构，所述轴承座锁紧螺纹孔与轴承座锁紧螺栓螺纹连接，所述排线孔用于布置压电堆叠控制电线，所述轴承座下表面与底座相贴合，所述轴承座内螺纹孔与预紧调节螺纹轴螺纹连接。所述底座设有底座上表面、底座安装沉头孔、底座内螺纹孔和锁紧槽，所述底座上表面与轴承座下表面相对平行安装，所述底座安装沉头孔用于安装固定微转台，所述底座内螺纹孔与预紧调节螺纹轴螺纹连接，所述锁紧槽与轴承座锁紧螺栓相接触。本专利技术的有益效果：本专利技术采用基于侧向位移二次放大的单叠堆同向双输出铰链定子，通过两对非对称圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，该压电粘滑微转台由转盘组件（1）、驱动组件（2）、传动组件（3）和预紧基座组件（4）组成，所述转盘组件（1）与传动组件（3）螺纹连接，所述驱动组件（2）与预紧基座组件（4）螺纹连接，并与传动组件（3）相接触，所述传动组件（3）与预紧基座组件（4）螺纹连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，该压电粘滑微转台由转盘组件（1）、驱动组件（2）、传动组件（3）和预紧基座组件（4）组成，所述转盘组件（1）与传动组件（3）螺纹连接，所述驱动组件（2）与预紧基座组件（4）螺纹连接，并与传动组件（3）相接触，所述传动组件（3）与预紧基座组件（4）螺纹连接。


2.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述转盘组件（1）包括转盘固定螺栓（1-1）和转盘（1-2），所述转盘（1-2）设有转盘安装沉头孔（1-2-1）、外设安装螺纹孔（1-2-2）和转盘底面（1-2-3），所述转盘固定螺栓（1-1）穿过转盘安装沉头孔（1-2-1）与传动组件（3）螺纹连接，安装紧固转盘（1-2），所述外设安装螺纹孔（1-2-2）安装外部设备，所述转盘底面（1-2-3）与传动组件（3）相接触。


3.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述驱动组件（2）包括双输出铰链定子（2-1）、矩形垫片（2-2）、压电堆叠（2-3）、楔形垫片组（2-4）和定子固定螺栓（2-5），其中，所述压电堆叠（2-3）安装于双输出铰链定子（2-1）内，所述矩形垫片（2-2）和楔形垫片组（2-4）分别安装于压电堆叠（2-3）两端，紧固安装压电堆叠（2-3），所述定子固定螺栓（2-5）穿过双输出铰链定子（2-1）与预紧基座组件（4）螺纹连接，安装固定双输出铰链定子（2-1）。


4.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述同向双输出铰链定子（2-1）为中心对称结构，所述同向双输出铰链定子（2-1）设有弯折驱动足Ⅰ（2-1-1）、连接梁Ⅰ（2-1-2）、连接梁Ⅱ（2-1-3）、横梁Ⅰ（2-1-4）、弯折驱动足Ⅱ（2-1-5）、连接梁Ⅲ（2-1-6）、连接梁Ⅳ（2-1-7）、横梁Ⅱ（2-1-8）、大圆弧铰链Ⅰ（2-1-9）、大圆弧铰链Ⅱ（2-1-10）、安装孔Ⅰ（2-1-11）、安装座Ⅰ（2-1-12）、小圆弧铰链Ⅰ（2-1-13）、小圆弧铰链Ⅱ（2-1-14）、楔形垫片槽（2-1-15）、大圆弧铰链Ⅲ（2-1-16）、大圆弧铰链Ⅳ（2-1-17）、安装座Ⅱ（2-1-18）、安装孔Ⅱ（2-1-19）、小圆弧铰链Ⅲ（2-1-20）、小圆弧铰链Ⅳ（2-1-21）和矩形垫片槽（2-1-22），所述连接梁Ⅰ（2-1-2）两端通过大圆弧铰链Ⅰ（2-1-9）和大圆弧铰链Ⅱ（2-1-10）分别与横梁Ⅱ（2-1-8）和安装座Ⅰ（2-1-12）连接，所述连接梁Ⅱ（2-1-3）两端通过小圆弧铰链Ⅰ（2-1-13）和小圆弧铰链Ⅱ（2-1-14）分别与安装座Ⅰ（2-1-12）和横梁Ⅰ（2-1-4）连接，所述连接梁Ⅲ（2-1-6）两端通过大圆弧铰链Ⅲ（2-1-16）和大圆弧铰链Ⅳ（2-1-17）分别与横梁Ⅰ（2-1-4）和安装座Ⅱ（2-1-18）连接，所述连接梁Ⅳ（2-1-7）两端通过小圆弧铰链Ⅲ（2-1-20）和小圆弧铰链Ⅳ（2-1-21）分别与安装座Ⅱ（2-1-18）和横梁Ⅱ（2-1-8）连接，所述安装座Ⅰ（2-1-12）上设有安装孔Ⅰ（2-1-11），所述安装座Ⅱ（2-1-18）上设有安装孔Ⅱ（2-1-19），所述安装孔Ⅰ（2-1-11）和安装孔Ⅱ（2-1-19）内穿过定子固定螺栓（2-5），安装固定同向双输出铰链定子（2-1），所述横梁Ⅰ（2-1-4）上设有楔形垫片槽（2-1-15），所述楔形垫片槽（2-1-15）内放置有楔形垫片组（2-4），所述横梁Ⅱ（2-1-8）上设有矩形垫片槽（2-1-22），所述矩形垫片槽（2-1-22）内放置有矩形垫片（2-2），所述弯折驱动足Ⅰ（2-1-1）与横梁Ⅱ（2-1-8）连接，所述弯折驱动足Ⅱ（2-1-5）与横梁Ⅰ（2-1-4）连接，所述弯折驱动足Ⅰ（2-1-1）和弯折驱动足Ⅱ（2-1-5）与传动组件（3）接触。


5.根据权利要求4所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述大圆弧铰链Ⅰ（2-1-9）和大圆弧铰链Ⅱ（2-1-10）的半径分别为a和b，所述小圆弧铰链Ⅰ（2-1-13）和小圆弧铰链Ⅱ（2-1-14）的半径分别为c和d，所述大圆弧铰链Ⅲ（2-1-16）和大圆弧铰链Ⅳ（2-1-17）的半径分别为e和f，所述小圆弧铰链Ⅲ（2-1-20）和小圆弧铰链Ⅳ（2-1-21）的半径分别为g和h，a=e，b=f，c=g，d=h且a＞e，b＞g，e＞d，f＞c；所述楔形垫片组（2-4）由两个对称布置的楔形垫片组成，用于安装紧固双输出铰链定子（2-1）内的固压电堆叠（2-3）。


6.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述传动组件（3）包括轴承上限位机构（3-1）、传动轴套（3-2）、轴承限位板（3-3）、限位板安装螺栓（3-4）、轴承（3-5）和上限位机构安装螺栓（3-6），其中，所述轴承上限位机构（3-1）内部安装轴承（3-5），并与预紧基座组件（4）相贴合，所述传动轴套（3-2）与轴承（3-5）过渡...

【专利技术属性】
技术研发人员：程廷海，乔广达，赵宏伟，于洋，宝音，卢晓晖，徐毓鸿，夏枭，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22