The invention discloses a linear displacement platform driven by high frequency resonant piezoelectric inertia. The platform consists of a base body, a first piezoelectric actuator, a second piezoelectric actuator, a main inertia body and a auxiliary inertia body to form an asymmetrical inertia mover. Two effective longitudinal natural vibration, namely, inverse natural vibration and in-phase natural vibration, are obtained. The inertia motion can be adjusted by changing the mass ratio of the base body, the main inertia body and the auxiliary inertia body. The ratio of the natural frequency of the sub-inverted phase to the natural frequency of the same phase is 1:2. Two layered stacked piezoelectric ceramics are used as piezoelectric actuators to excite the simple harmonic vibration at two natural frequencies respectively, which makes the matrix synthesize the asymmetrical vibration waveform under the resonant state. The asymmetrical sliding friction force between the sliding ports on both sides of the matrix and the guideways on both sides of the base is used to drive the inertia The mover realizes unidirectional continuous linear displacement along the guide rail. The invention has simple structure and convenient excitation, and is expected to further improve the comprehensive driving performance of the traditional inertial driving mechanism.
【技术实现步骤摘要】
一种高频谐振压电惯性驱动直线位移平台
本专利技术涉及压电精密驱动微位移平台设备领域,具体涉及一种高频谐振压电惯性驱动直线位移平台。
技术介绍
微纳科技的迅猛发展,涉及对微小对象进行精密定位操作的场合越来越多,如半导体制造中投影曝光的移动定位、材料科学中纳米结构的装配表征、生物医学工程中细胞细菌的捕捉注射等,这些场合都需要利用高性能的驱动机构来实现纳米级高分辨率、毫米级大行程的精密运动。压电驱动具有位移分辨率高、能量密度大、响应速度快、抗干扰能力强等突出优势,在微纳精密驱动领域占据着相当重要的地位。压电元件自身的位移输出能力极低,通过机械放大后的位移输出也非常有限,难以满足毫米级大行程精密运动的需求,而通过将压电元件周期性的振动转换为运动部件单方向的连续位移,压电驱动机构理论上可获得无限的运动行程。该类大行程压电驱动机构根据工作状态可分为谐振式和非谐振式两类,具有不同的优缺点和适用场合。谐振式压电驱动机构主要包括行波马达和驻波马达,通过压电元件高频、高振幅的固有简谐振动驱动运动部件实现平滑位移,运动速度快、驱动力大,但位移分辨率较低,适用于功率驱动场合;非谐振式压电驱动机构主要包括尺蠖马达和惯性马达,通过压电元件低频、低振幅的特殊周期振动驱动运动部件实现步进位移,位移分辨率高,但运动速度较慢、驱动力较小,适用于精密定位场合。由于工作原理的差异,上述两类压电驱动机构往往无法通过单一的结构设计同时实现功率驱动和精密定位的双重功能,难以满足精密定位操作场合日益复杂的应用需求。传统压电惯性驱动机构由于只能工作在低频、低振幅的非谐振状态,功率输出能力较低,应用场合因此 ...
【技术保护点】
1.一种高频谐振压电惯性驱动直线位移平台,其特征在于:包括基体、第一压电驱动器、第二压电驱动器、主惯性体、辅惯性体,所述基体的前侧面中心通过第一压电驱动器设置有主惯性体,所述基体的后侧面中心通过第二压电驱动器设置有辅惯性体,所述第一压电驱动器、第二压电驱动器分别与基体、主惯性体、辅惯性体之间刚性连接构成惯性动子,该惯性动子的同相固有振动频率为反相固有振动频率的两倍;所述惯性动子通过基体滑动安装在基座上。
【技术特征摘要】
1.一种高频谐振压电惯性驱动直线位移平台,其特征在于:包括基体、第一压电驱动器、第二压电驱动器、主惯性体、辅惯性体,所述基体的前侧面中心通过第一压电驱动器设置有主惯性体,所述基体的后侧面中心通过第二压电驱动器设置有辅惯性体,所述第一压电驱动器、第二压电驱动器分别与基体、主惯性体、辅惯性体之间刚性连接构成惯性动子,该惯性动子的同相固有振动频率为反相固有振动频率的两倍;所述惯性动子通过基体滑动安装在基座上。2.根据权利要求1所述的一种高频谐振压电惯性驱动直线位移平台,其特征在于:所述基体质量为辅惯性质量的1~2倍,主惯性体质量为辅惯性体质量的2~6倍。3.根据权利要求1所述的一种高...
【专利技术属性】
技术研发人员:潘成亮,王玉,于连栋,夏豪杰,王洪宾,张婷,杨飞,戴天亮,
申请(专利权)人:合肥工业大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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