【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于c型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机及其装配方法，属于精密制造。
技术介绍
1、近三十年来，结构或尺度微小化已成为技术创新与科学进步的标志之一。其中，最具有代表性的相关领域包括半导体芯片、微机电系统(mems)、微纳制造等，其关键技术尺度已经步入微、纳米的范畴，而同时具有宏观大行程和纳米精度的运动与操作平台则是支撑它们走向实际应用的基础之一。作为诸多重大装备与关键器件的共性支撑技术，大行程纳米运动平台在电子封装、光栅刻化、光刻机、纳米制造以及生物微纳操作等工程应用中扮演越来越重要的角色，正受到广泛关注。相关宏-微-纳跨尺度多维运动与操作机器人技术正成为当前世界各国竞相抢占的科技战略制高点。
2、电子封装、微纳制造、光学器件及生物微纳操作等的高效、高通量应用需求迫切需要发展新的宏-微-纳跨尺度多自由度精密运动与操作平台。而传统的电机驱动通过齿轮等传动方式，因其间隙和导轨摩擦等因素多为微米级以上精度而无法实现纳米级运动精度。而利用压电陶瓷椭圆共振的超声电机以及利用压电粘-滑驱动的方式能实现宏观大行程和纳米运动精度，成为当前国内外研究与产品创新的研究热点。然而，由于压电超声电机与粘-滑驱动的输出力较小(目前成熟产品多为数牛顿的量级)，而导致其宏-微-纳跨尺度多自由度运动创成存在频响低、惯量大、负载小的难题。
3、压电尺蠖电机是利用压电陶瓷的逆压电效应，即施加电压产生机械变形位移/力，模仿自然界尺蠖动物的“钳位-驱动-钳位”运动模式，通过具有纳米精度的微米步进运动积累，从而实现宏观大行程
4、现有的压电尺蠖电机核心构型多为平面结构，主要依靠箝位端与运动方向两侧的导轨之间的摩擦来运动，导致电机的输出力较小；并且两端箝位机构与驱动器多为一体式框架结构，箝位端随驱动器一起移动，运动部分质量大，导致运动速度慢、惯性大，输出精度较低，并且体积较大，结构复杂，应用场景受限。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于c型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机及其装配方法，可以满足机器人制造领域、装配领域等所需的高精度、高负载要求。
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、一方面，本专利技术提供一种基于c型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，包括电机外壳框架和驱动器，所述电机外壳框架内设有两组箝位机构，所述驱动器穿设于箝位机构内，所述箝位机构用于对驱动器的轴向运动进行限位，并能够实现电机的断电自锁，其包括c型箝位环、第一压电陶瓷叠堆和位移放大机构；
4、所述c型箝位环从从上到下依次包括安装平台、c型柔性铰链和支撑平台，所述位移放大机构放置于安装平台内，所述第一压电陶瓷叠堆放置于位移放大机构内部中心位置，所述c型柔性铰链内部穿设有驱动器，所述驱动器的输出端用于连接待驱动件，并驱动待驱动件移动。
5、可选的，所述位移放大机构为内凹式菱形位移放大机构，其包括数量均为2的输入端块和位移放大柔性铰链，所述输入端块与位移放大柔性铰链依次连接围设成内凹式菱形，所述第一压电陶瓷叠堆竖直放置于输入端块所在的相邻两侧，所述位移放大柔性铰链外侧中心处设有输出端块，所述输出端块的端部两侧通过辅助定位柔性铰链连接有辅助定位块。
6、可选的，所述辅助定位块上设有十字槽沉头螺纹孔，所述支撑平台两侧设有内六角圆柱螺纹孔，所述电机外壳框架侧部的上梁设有与十字槽沉头螺纹孔相对应的十字槽沉头螺纹孔，且下梁设有与内六角圆柱螺纹孔相对应的内六角圆柱螺纹孔，所述十字槽沉头螺纹孔、内六角圆柱螺纹孔分别通过十字槽沉头螺栓、内六角圆柱螺栓进行紧固，使得箝位机构与电机外壳框架相固定。
7、可选的，所述安装平台两侧设有十字槽沉头螺纹孔，所述输出端块上设有与所述十字槽沉头螺纹孔相对应的十字槽沉头螺纹孔，所述十字槽沉头螺纹孔通过十字槽沉头螺栓进行紧固，使得安装平台与位移放大机构相固定，所述十字槽沉头螺栓与安装平台之间设有用于紧固的弹簧垫圈。
8、可选的，所述安装平台两侧设有十字槽沉头螺纹孔，所述输出端块上设有与所述十字槽沉头螺纹孔相对应的十字槽沉头螺纹孔，所述十字槽沉头螺纹孔通过十字槽沉头螺栓进行紧固，使得安装平台与位移放大机构相固定，所述十字槽沉头螺栓与安装平台之间设有用于紧固的弹簧垫圈。
9、可选的，所述驱动器包括柔性铰链型驱动器和位移放大型驱动器；
10、所述柔性铰链型驱动器包括第二压电陶瓷叠堆、外壳以及端盖，所述外壳由两段圆筒结构通过柔性铰链连接组成，其内部设有压电陶瓷安装槽，所述第二压电陶瓷叠放置于压电陶瓷安装槽内，所述端盖设于外壳底部，其与外壳底部通过螺纹连接，所述外壳侧部靠近端盖处设有槽口，所述槽口内插设有预紧片，所述预紧片用于对第二压电陶瓷叠堆进行预紧，所述端盖中部设有的六角头螺纹孔，所述六角头螺纹孔配设有六角头螺栓，所述六角头螺栓能够拧入六角头螺纹孔，直至其端部与预紧片相抵；
11、所述位移放大型驱动器包括外凸式菱形位移放大机构、前端柱体和后端柱体，所述前端柱体、后端柱体分别与外凸式菱形位移放大机构两侧螺纹连接，所述外凸式菱形位移放大机构内部几何中心位置处放置有第三压电陶瓷叠堆。
12、可选的，所述六角头螺栓与端盖之间设有用于紧固的双叠自锁防松垫圈，所述柔性铰链包括栅格状柔性铰链、网状柔性铰链以及位移放大型柔性铰链。
13、另一方面，本专利技术提供一种基于c型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机的装配方法，所述方法用于装配上述任一项所述的基于c型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其包括：
14、组装驱动器；
15、将驱动器插设于两组c型箝位环中；
16、组装箝位机构；
17、将驱动器以及箝位机构以倾斜姿态从上方插入电机外壳框架内，调整驱动器以及箝位机在电机外壳框架内的位置，使得辅助定位块上的十字槽沉头螺纹孔与电机外壳框架上梁上的十字槽沉头螺纹孔、支撑平台两侧的内六角圆柱螺纹孔与电机外壳框架下梁上的内六角圆柱螺纹孔分别对应；
18、分别通过十字槽沉头螺栓、内六角圆柱螺栓将十字槽沉头螺纹孔、内六角圆柱螺纹孔进行紧固，完成装配。
19、进一步的，组装驱动器，包括：
20、当驱动器为柔性铰链型驱动器时：
21、将第二压电陶瓷叠堆由外壳底部放入压电陶瓷安装槽内；
22、向槽口内插入预紧片；
23、将端盖通过螺纹旋入外壳底部，并将六角头螺栓拧入六角头螺纹孔，直至六角头螺栓的端部与预紧片相抵，柔性铰链型驱动器装配完成；
24、当驱动器为位移放大型驱动器时：
25、将前端柱体、后端柱体分别与外凸式菱形位移放大机构两侧螺纹连接，位移放大型驱动器装配本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，包括电机外壳框架和驱动器，所述电机外壳框架内设有两组箝位机构，所述驱动器穿设于箝位机构内，所述箝位机构用于对驱动器的轴向运动进行限位，并能够实现电机的断电自锁，其包括C型箝位环、第一压电陶瓷叠堆和位移放大机构；
2.根据权利要求1所述的基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，所述位移放大机构为内凹式菱形位移放大机构，其包括数量均为2的输入端块和位移放大柔性铰链，所述输入端块与位移放大柔性铰链依次连接围设成内凹式菱形，所述第一压电陶瓷叠堆竖直放置于输入端块所在的相邻两侧，所述位移放大柔性铰链外侧中心处设有输出端块，所述输出端块的端部两侧通过辅助定位柔性铰链连接有辅助定位块。
3.根据权利要求2所述的基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，所述辅助定位块上设有十字槽沉头螺纹孔，所述支撑平台两侧设有内六角圆柱螺纹孔，所述电机外壳框架侧部的上梁设有与十字槽沉头螺纹孔相对应的十字槽沉头螺纹孔，且下梁设有与内六角圆柱螺纹孔相对应的内六角圆柱螺纹孔，所述十字槽沉头螺纹孔
4.根据权利要求2所述的基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，所述安装平台两侧设有十字槽沉头螺纹孔，所述输出端块上设有与所述十字槽沉头螺纹孔相对应的十字槽沉头螺纹孔，所述十字槽沉头螺纹孔通过十字槽沉头螺栓进行紧固，使得安装平台与位移放大机构相固定，所述十字槽沉头螺栓与安装平台之间设有用于紧固的弹簧垫圈。
5.根据权利要求4所述的基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，所述位移放大机构与安装平台上表面之间保持间隙，所述间隙用于避免位移放大机构与C型箝位环的运动相互干涉。
6.根据权利要求1所述的基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，所述驱动器包括柔性铰链型驱动器和位移放大型驱动器；
7.根据权利要求6所述的基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，所述六角头螺栓与端盖之间设有用于紧固的双叠自锁防松垫圈，所述柔性铰链包括栅格状柔性铰链、网状柔性铰链以及位移放大型柔性铰链。
8.一种基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机的装配方法，其特征在于，所述方法用于装配权利要求1~7任一项所述的基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其包括：
9.根据权利要求8所述的基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机的装配方法，其特征在于，组装驱动器，包括：
10.根据权利要求8所述的基于C型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机的装配方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种基于c型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，包括电机外壳框架和驱动器，所述电机外壳框架内设有两组箝位机构，所述驱动器穿设于箝位机构内，所述箝位机构用于对驱动器的轴向运动进行限位，并能够实现电机的断电自锁，其包括c型箝位环、第一压电陶瓷叠堆和位移放大机构；
2.根据权利要求1所述的基于c型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，所述位移放大机构为内凹式菱形位移放大机构，其包括数量均为2的输入端块和位移放大柔性铰链，所述输入端块与位移放大柔性铰链依次连接围设成内凹式菱形，所述第一压电陶瓷叠堆竖直放置于输入端块所在的相邻两侧，所述位移放大柔性铰链外侧中心处设有输出端块，所述输出端块的端部两侧通过辅助定位柔性铰链连接有辅助定位块。
3.根据权利要求2所述的基于c型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，所述辅助定位块上设有十字槽沉头螺纹孔，所述支撑平台两侧设有内六角圆柱螺纹孔，所述电机外壳框架侧部的上梁设有与十字槽沉头螺纹孔相对应的十字槽沉头螺纹孔，且下梁设有与内六角圆柱螺纹孔相对应的内六角圆柱螺纹孔，所述十字槽沉头螺纹孔、内六角圆柱螺纹孔分别通过十字槽沉头螺栓、内六角圆柱螺栓进行紧固，使得箝位机构与电机外壳框架相固定。
4.根据权利要求2所述的基于c型箝位环的宏-微-纳跨尺度压电尺蠖电机，其特征在于，所述安装平台两侧设...
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