大行程纳米定位平台制造技术

本发明专利技术公开了一种大行程纳米定位平台，其包括本体、形成于本体中的放大机构、以及压电陶瓷，放大机构包括：分别位于矩形的四个顶点的第一铰链点、第二铰链点、第三铰链点、第四铰链点，第二铰链点、第三铰链点上方为放大机构的运动平台，第一铰链点、第二铰链点一侧为放大机构的放大边，放大边中安装有预紧顶丝；本体上安装有底盖板，压电陶瓷设置于本体内部，压电陶瓷一端与底盖板固定连接，另一端通过滚珠与预紧顶丝相抵靠，滚珠安装于所述预紧顶丝中。本发明专利技术的大行程纳米定位平台依靠压电陶瓷驱动电源的电压激励，实现压电陶瓷的纳米级微位移形变，同时通过放大机构对上述纳米级微位移进行放大来实现大行程、无间隙、无耦合的位移传动。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种大行程纳米定位平台，其包括本体、形成于本体中的放大机构、以及压电陶瓷，放大机构包括：分别位于矩形的四个顶点的第一铰链点、第二铰链点、第三铰链点、第四铰链点，第二铰链点、第三铰链点上方为放大机构的运动平台，第一铰链点、第二铰链点一侧为放大机构的放大边，放大边中安装有预紧顶丝；本体上安装有底盖板，压电陶瓷设置于本体内部，压电陶瓷一端与底盖板固定连接，另一端通过滚珠与预紧顶丝相抵靠，滚珠安装于所述预紧顶丝中。本专利技术的大行程纳米定位平台依靠压电陶瓷驱动电源的电压激励，实现压电陶瓷的纳米级微位移形变，同时通过放大机构对上述纳米级微位移进行放大来实现大行程、无间隙、无耦合的位移传动。【专利说明】大行程纳米定位平台
本专利技术涉及微驱动应用领域，具体涉及一种大行程纳米定位平台。
技术介绍
随着纳米技术的兴起和迅猛发展，基于压电驱动的纳米级微定位技术已成为微机电系统、扫描探测显微镜、超精密加工、细胞操作等诸多前沿技术的基础支持技术。其中，压电陶瓷驱动器是近几年发展起来的新型微位移器件，它以体积小、驱动力大、分辨率高、易于控制等优点作为驱动元件在精密机械当中得到广泛的应用。压电陶瓷是利用压电材料的逆压电效应来工作的，仅依靠外加电场的大小就能够实现驱动。压电陶瓷克服了以往机械式、液压式、气动式、电磁式等执行器惯性大、响应慢、结构复杂、可靠性差等不足，具有体积小、结构紧凑、无机械摩擦、无间隙、分辨率高、响应快、无发热、不受磁场干扰、可在低温，真空环境下使用等优点，被广泛应用于微定位技术中，这种可控的精密微位移执行器必将在今后诸多【技术领域】中发挥难以估量的作用。例如，将压电陶瓷驱动器应用于精密定位平台中，作为精密定位平台的驱动装置。虽然压电陶瓷驱动器具有高精密位移输出的优点，但同时其输出位移相当微小，不能满足有较大微位移输出要求的应用场合，在实际应用中常常需要将压电陶瓷驱动器的输出位移进行放大，以满足大行程高精确定位的需要。因此，需要放大机构对压电陶瓷的输出位移进行放大。目前根据对压电陶瓷位移放大方式的不同，精密定位平台主要分为直接驱动式、杠杆放大式、和椭圆放大式、及菱形放大式精密定位平台。其中杠杆放大式精密定位平台的主要目的是将压电陶瓷的运动范围进行放大，通过杠杆放大原理，以及具有旋转副的柔性铰链机构实现沿支点的旋转，通过杠杆机构进行放大，其放大倍数可以达到2-3倍，使得由压电陶瓷驱动的精密定位平台的运动范围有效地提高。但是在运动范围放大的同时，也由于杠杆式放大存在微小的角度变化，因此会对最终实现的放大位移带来微小的角度误差。椭圆放大式和菱形放大式精密定位平台采用压杆失稳原理实现运动放大，运动放大机构基于材料力学中的压杆失稳原理设计而成。当压电陶瓷伸长时，机构两端受到由内向外的推力，圆弧形薄壁壳的曲率发生变化，其弧面最高点发生向下移动，向下的位移量比陶瓷自身的伸长位移要大得多，即位移被放大。但此类机构圆弧处应力较大，易产生应力集中。因此，针对上述问题，有必要提供一种改良的精密定位平台。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种大行程纳米定位平台，其能够解决目前在精密定位装置中体积过大、行程过小、定位精度达不到要求、响应时间慢等问题。为了实现上述目的，本专利技术的一种大行程纳米定位平台，其包括本体、形成于所述本体中的放大机构、以及压电陶瓷，所述放大机构包括:分别位于矩形的四个顶点的第一铰链点、第二铰链点、第三铰链点、第四铰链点，所述第二铰链点、第三铰链点上方为放大机构的运动平台，所述第一铰链点、第二铰链点一侧为放大机构的放大边，所述放大边中安装有预紧顶丝，且所述预紧顶丝安装于所述第一铰链点上方，且临近所述第一铰链点位置处；所述本体上安装有底盖板，所述压电陶瓷设置于所述本体内部，所述压电陶瓷一端与所述底盖板固定连接，另一端通过滚珠与预紧顶丝相抵靠，所述滚珠安装于所述预紧顶丝中。作为本专利技术的进一步改进，所述预紧顶丝的数量为两个，所述两个预紧顶丝的安装螺纹的螺纹方向的方向相反。作为本专利技术的进一步改进，所述安装螺纹为M4*0.35型细牙螺纹。作为本专利技术的进一步改进，所述滚珠通过过盈配合的方式安装于所述预紧顶丝中。作为本专利技术的进一步改进，所述压电陶瓷在电压的作用下具有伸长量Sx，所述伸长量Sx经所述放大机构放大后，所述运动平台的位移量为X，定义C=X/Sx，所述C的范围为7 ?14。作为本专利技术的进一步改进，所述压电陶瓷的两端分别粘帖有钨钢片，所述底盖板上形成有与所述一端的钨钢片相配合的凹槽，所述相应端的钨钢片卡合于所述凹槽中，另一端的钨钢片与所述滚珠相抵靠。作为本专利技术的进一步改进，所述放大机构与所述本体一体成型。作为本专利技术的进一步改进，所述本体和放大机构的材质为超硬铝。作为本专利技术的进一步改进，所述压电陶瓷为锆钛酸铅。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:本专利技术的大行程纳米定位平台依靠压电陶瓷驱动电源的电压激励，实现压电陶瓷的微位移形变，从而实现纳米定位。同时通过放大机构对上述纳米级微位移进行放大，从而实现大行程、无间隙、无耦合的传动。此外，本专利技术的大行程纳米定位平台结构紧凑，放大比例大，加工方便，灵敏度高，线性度好，可以有效的减少放大过程中的耦合误差。本专利技术的大行程纳米定位平台还具有成本较低，其压电陶瓷带动放大机构运动的同时不存在摩擦力，且安装固定时损坏机率减小的优点。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的大行程纳米定位平台一【具体实施方式】的平面示意图；图2为图1中大行程纳米定位平台的剖视图；图3为本专利技术的大行程纳米定位平台的放大机构的运动状态示意图，其中F代表作用力，B代表作用力的作用点，X代表运动平台的位移；图4为图1中底盖板的平面示意图。【具体实施方式】为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。如图1、图2所示，本专利技术的大行程纳米定位平台100包括本体10、形成于上述本体10中的放大机构20、以及压电陶瓷30。其中，本体10上开设有用于固定的螺纹孔和通孔101。上述放大机构20包括:分别位于矩形的四个顶点的第一铰链点201、第二铰链点202、第三铰链点203、第四铰链点204。上述第一铰链点201和第四铰链点204为纯滚动点，第二铰链点202和第三铰链点203上形成有放大机构20的运动平台21，该运动平台21上设置有用于安装运动件的连接螺纹。上述第一铰链点201和第二铰链点202 —侧为放大机构20的放大边22，该放大边22中安装有预紧顶丝40。预紧顶丝40不仅可对上述压电陶瓷30提供预紧力，而且从预紧顶丝40处可传递对放大机构20的作用力。上述预紧顶丝4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大行程纳米定位平台，其包括本体、形成于所述本体中的放大机构、以及压电陶瓷，其特征在于，所述放大机构包括：分别位于矩形的四个顶点的第一铰链点、第二铰链点、第三铰链点、第四铰链点，所述第二铰链点、第三铰链点上方为放大机构的运动平台，所述第一铰链点、第二铰链点一侧为放大机构的放大边，所述放大边中安装有预紧顶丝，且所述预紧顶丝安装于所述第一铰链点上方，且临近所述第一铰链点位置处；所述本体上安装有底盖板，所述压电陶瓷设置于所述本体内部，所述压电陶瓷一端与所述底盖板固定连接，另一端通过滚珠与预紧顶丝相抵靠，所述滚珠安装于所述预紧顶丝中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟博文，杨湛，王振华，钱哲，金子祺，李宗伟，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32