一种上部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种上部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，包括基座、滑动装置、导轨、摩擦振子以及振子驱动源，所述导轨安装在所述基座的两边，所述摩擦振子安装在所述基座上且为柔性铰链机构，所述滑动装置包括滑块和滑台，所述滑台通过所述导轨安装在所述摩擦振子上方，所述滑块通过预紧力调整结构安装在所述滑台的上方，并且所述滑块底部与摩擦振子相互接触产生摩擦力，所述预紧力调整结构包括提供预紧力的调整螺栓和压力弹簧，所述振子驱动源安装在所述基座和所述摩擦振子之间，向摩擦振子提供驱动力。本实用新型专利技术极大简化了运动平台预紧力的调整方式，便于加工和装配，进而有效提高了粘滑驱动跨尺度精密运动平台的输出性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于精密运动
，具体涉及了一种上部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台。
技术介绍
具有纳米级运动分辨率，又具有毫米级运动行程的跨尺度精密运动技术是目前微驱动领域中的关键技术，已经运用到许多重要的科学工程领域中。由于粘滑驱动相对于其他类跨尺度运动驱动方式的驱动原理简单、方便、控制简单，且具有分辨率高、运动范围大、结构简单、精确定位和易微小化等优点，因此基于粘滑驱动原理的装备是目前跨尺度驱动设备中应用较多的一种。粘滑驱动的工作原理主要是以摩擦力作为驱动源，利用锯齿形电压激励压电振子的不对称振动所形成的动静摩擦力之间的差异来实现被驱动体的微小移动，通过多次重复激励从而实现被驱动体最终的跨尺度精密运动。而在粘滑驱动中，摩擦力的调整是其中尤为关键的环节。目前根据摩擦力的预紧结构和调整方式的不同，粘滑驱动跨尺度精密运动平台主要分为机械公差配合式粘滑驱动跨尺度精密运动平台、永磁预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台以及上下弹簧预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台等。其中，机械公差配合式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，相关的公开技术有公开号为W02008/052785A1、W02007/022764AUDE102006052175A1等专利，其工作原理通过机械公差配合使得摩擦振子和被驱动物体之间紧密接触从而实现摩擦力的预紧，通常该摩擦力的预紧没有其他的调整机构，主要是依靠机械公差调整和摩擦界面的调整实现摩擦力调整。其中，永磁预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，相关的公开技术有公开号为W02004077584A1、US2005284817A1等专利，其工作原理主要是利用三条压电晶体驱动腿来进行运动平台的支撑，依靠双圆柱体并列方式进行导向，其中摩擦预紧力的调整主要依靠在基座上安装永磁体，而运动输出平台同样采用磁体材料，通过磁体之间的磁吸力将压电晶体驱动腿的运动传递给运动平台，从而实现粘滑驱动跨尺度精密运动。而上下弹簧预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，相关的公开技术有公开号或专利号为W02009043421A1、US6940210B2、US7579752B2、US20080148589A1等专利，其工作原理主要是将运动平台分为上下两部分，通过拉力弹簧来实现上下部分与摩擦振子之间摩擦力的调整，拉力弹簧通过螺纹结构进行调整其长度，从而实现预紧力的调整，其导向是依靠菱形摩擦面来实现，其摩擦预紧力的调整范围较小，较难适应摩擦界面的微小差异。上述三种粘滑驱动跨尺度精密运动平台虽然在摩擦力的预紧结构和调整方式上虽然不同，但其摩擦力的预紧结构和调整方式均设置地过为复杂，均会使摩擦力调节受限，同时这些方案均对摩擦界面的加工精度要求较高，从而导致对粘滑驱动平台的加工和装配精度要求较高，最终影响跨尺度精密运动平台的运动精度和一致性。因此这些方案在保证粘滑驱动跨尺度运动平台大批量生产时存在工艺复杂和成本高等许多问题。因此，有必要找到一种结构精简、输出性能强大、精密度高的跨尺度精密运动平台ο
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种上部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，极大的简化了预紧机构和调整方式，便于加工和装配，进而有效的改善了粘滑驱动跨尺度定位平台的输出性能，从而提高了粘滑驱动跨尺度定位平台的运动精度和一致性，适合产业化，大批量生产。—种上部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，包括基座、滑动装置、导轨、摩擦振子以及振子驱动源，所述导轨安装在所述基座的两边，所述摩擦振子安装在所述基座上且为柔性铰链机构，所述滑动装置包括滑块和滑台，所述滑台通过所述导轨安装在所述摩擦振子上方，所述滑块通过预紧力调整结构安装在所述滑台的上方，并且所述滑块底部与摩擦振子相互接触产生摩擦力，所述预紧力调整结构包括提供预紧力的调整螺栓和压力弹簧，所述振子驱动源安装在所述基座和所述摩擦振子之间，向摩擦振子提供驱动力。优选地，所述滑块的横截面为Τ型，滑块上端两侧对称设置了两个通孔用于安装所述调整螺栓，所述滑块突出部分与所述摩擦振子相互接触形成摩擦力。优选地，所述滑台截面为[型，滑台上设有两个通孔，用于安装调整螺栓，所述滑块两侧向下凸出形成两个侧翼，与所述双列交叉滚柱导轨通过固定螺栓连接，且有一个侧翼外侧设有调节导轨安装的螺纹孔。优选地，所述调节螺栓贯穿所述滑块、滑台和压力弹簧。优选地，所述调整螺栓和压力弹簧数量分别为两个，且以所述摩擦振子为中心分布设置在所述滑台的两侧。优选地，所述导轨为双列交叉滚柱导轨，所述双列交叉滚柱导轨通过固定螺栓安装在基座上，所述滑台沿所述双列交叉滚柱导轨滑动。与现有技术相比，本技术具有以下优点:(1)本技术提出在滑块与滑台之间设有提供滑块与摩擦振子之间预紧力的调整机构，同时滑块与摩擦振子之间产生摩擦力，该预紧力调整机构通过调整滑块底部与摩擦振子之间的预紧力，使得滑块与摩擦振子之间的能够有效的实现粘滑驱动效应，即将摩擦振子受到与时间成锯齿波形的驱动力，经过滑块与摩擦振子之间的摩擦力变化传递给滑块，最终实现滑块的跨尺度粘滑精密驱动，因此本技术极大的简化了运动平台的预紧力调整方式，且预紧力调整范围大，不受限制，进而有效的提高的粘滑驱动跨尺度精密运动平台的性能，确保了粘滑驱动跨尺度精密运动平台的运动性能和一致性，适合批量生产；(2)在上述基础上，本技术进一步优化，预紧力调整机构采用调整螺栓和压力弹簧，通过调节调整螺栓，使得压力弹簧收缩，从而调整了滑块与摩擦振子之间的预紧力，进而实现了对滑块与摩擦振子之间摩擦力大小的调整，使得运动平台不会因为滑块负载变化而引起摩擦力变化，同时通过该预紧力调整机构使得滑块与滑台之间紧螺栓连接，使得滑台和滑块固连在一起因此不会对运动平台造成回程误差，进一步确保了运动平台的运动精度；同时利用双列交叉滚柱导轨作为导向机构，提高了运动平台的稳定性和精确；进一步优化，本技术提出由平行板柔性铰链和横梁部构成的摩擦振子，其中平行板柔性铰链可以对横梁部起导向和辅助恢复作用，并且在平行板柔性铰链的保护下，运动平台只完成滑块运动方向时的运动，避免了其他任意运动方向上的运动，以及外力破坏，从而有效的提高了整个运动平台的动力学性能，改善平台的动态响应特性；(3)本技术提供的上部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，极大简化了运动平台预紧力的调整方式，便于加工和装配，进而有效提高了粘滑驱动跨尺度精密运动平台的输出性能，可简单有效确保粘滑驱动跨尺度精密运动平台的运动精度和一致性，适合批量生产化，非常适合在如微纳操作、微小型机器人、生物微操作、数码产品以及精密驱动系统等具有结构微型化、大范围精确定位要求的各个领域中应用。【附图说明】为了更清晰地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本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为本技术一种上部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台的一个优选实施方式的立体结构示意图；图2为本技术一种上部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台的一个优选实施方式的主视图；图3为本技术一种上部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台的一个优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，其特征在于：包括基座、滑动装置、导轨、摩擦振子以及振子驱动源，所述导轨安装在所述基座的两边，所述摩擦振子安装在所述基座上且为柔性铰链机构，所述滑动装置包括滑块和滑台，所述滑台通过所述导轨安装在所述摩擦振子上方，所述滑块通过预紧力调整结构安装在所述滑台的上方，并且所述滑块底部与摩擦振子相互接触产生摩擦力，所述预紧力调整结构包括提供预紧力的调整螺栓和压力弹簧，所述振子驱动源安装在所述基座和所述摩擦振子之间，向摩擦振子提供驱动力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汝长海，潘鹏，杨飞雨，王勇，朱军辉，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32