一种上下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下预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，包括底盘、基座、摩擦振子、振子驱动源、滑块，所述的滑块与所述的底盘之间设有提供预紧力的预紧力调整结构，所述的预紧力调整结构包括提供所述预紧力的调整螺钉，所述调整螺钉贯穿所述滑块和所述基座并与所述底盘连接，通过调节所述调整螺钉与所述底盘的螺纹接合长度，可以调节所述预紧力大小。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，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。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于精密运动
，具体涉及了一种底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。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，且具有运动范围大、分辨率高、结构简单、易微小化和精确定位等优点，因此粘滑驱动是目前出现的跨尺度驱动中应用较多的一种方式。粘滑驱动的工作原理主要是以摩擦力作为驱动源，利用粘滑效应实现被驱动体的微小移动，具体地，被驱动体依靠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最终实现跨尺度精密运动。而在粘滑驱动中，摩擦力的预紧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有永磁预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台、机械公差配合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，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WO2004077584A1、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。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WO2008/052785A1、WO2007/022764A1、DE102006052175A1等专利，其工作原理主要是利用摩擦振子与被驱动平台之间的机械公差配合来实现摩擦力的预紧，通常在摩擦振子与被驱动平台之间并没有额外的摩擦力调整机构，其配合面既实现摩擦的传递，也实现导向，其摩擦力的实现主要是依靠摩擦面介质的调整和机械配合公差的调整，来实现将摩擦振子的运动传递给运动平台。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WO2009043421A1、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预紧力的调整，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有所不同，但其共同点为摩擦力的预紧结构和调整方式均设置地过为复杂，均会导致粘滑摩擦振子和运动平台之间接触界面的摩擦力调整受限，摩擦力调整范围较小，对摩擦界面的加工精度要求较高，进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，因此这些现有技术在确保跨尺度精密运动平台批量化生产时的一致性上存在制作工艺复杂和制造成本高等技术难题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种底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。为了实现上述目的，本技术提供的技术方案如下：一种上下预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，包括，底盘；基座，所述基座设置于所述底盘上方；摩擦振子，所述的摩擦振子安装在所述的基座上；振子驱动源，所述的振子驱动源安装在所述的摩擦振子与所述的基座之间，向摩擦振子提供驱动力；滑块，设置于所述的摩擦振子上方，且与摩擦振子相互接触产生摩擦力；所述的滑块与所述的底盘之间设有提供预紧力的预紧力调整结构，所述的预紧力调整结构包括提供所述预紧力的调整螺钉，所述调整螺钉贯穿所述滑块和所述基座并与所述底盘连接，通过调节所述调整螺钉与所述底盘的螺纹接合长度，可以调节所述预紧力大小。优选地，所述调整螺钉的数量为两个，且以所述摩擦振子为中心分别设置于所述运动平台的两侧。优选地，所述底盘为S型柔性底盘，所述S型柔性底盘的横截面呈凹形，所述S型柔性底盘的两端向上突出形成侧翼，所述侧翼上分别设置有螺纹孔，所述两个侧翼之间的平台形成与所述基座接触的接触面，所述平台与所述两个侧翼之间分别设置有S型柔性铰链。优选地，所述的摩擦振子为柔性铰链结构。优选地，所述的柔性铰链结构包括固定安装在所述基座上的平行板柔性铰链，所述平行板柔性铰链之间具有横梁部。优选地，所述振子驱动源包括叠堆型压电陶瓷和驱动电源，所述叠堆型压电陶瓷通过导线与驱动电源电连接。优选地，所述叠堆型压电陶瓷一端通过预紧螺母固定安装在所述基座上，另一端与所述摩擦振子接触。优选地，所述滑块的横截面呈∏形，所述滑块的两侧向下凸出形成两个导向侧翼，所述导向侧翼设置有用于安装调整螺钉的通孔。本技术提出在滑块底部与基座之间设置提供预紧力的预紧力调整结构，同时滑块与摩擦振子产生摩擦力，该预紧力调整结构通过在滑块底部对滑块施加可调整的预紧力，即可实现对滑块与摩擦振子之间摩擦力的调整，使得滑块与摩擦振子之间产生粘滑效应，即使得摩擦振子将其受到的与时间的关系曲线呈锯齿波形状的驱动力通过经调整后的摩擦力变化传递给滑块，最终实现滑块做跨尺度精密运动，因此本技术极大简化了运动平台预紧力的调整方式，且调整范围大、不会受到限制，进而有效提高了粘滑驱动跨尺度精密运动平台包括如运动精度的输出性能，可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；在上述基础上，本技术进一步优化地，本技术的预紧力调整结构采用调整螺钉来调整预紧力大小，进而实现对滑块与摩擦振子之间摩擦力大小的调整，使得运动平台不会由于受到滑块负载变化而引起摩擦力的变化，更进一步优化地，配合S型柔性底盘，不但结构简单，便于加工和装配，而且，一方面可以避免与辅助支撑产生摩擦而引起运动方向上摩擦力的变化，另一方面在运动方向上采用刚性配合避免回程误差；进一步优化地，本实用新型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起到对横梁部的导向和辅助回复的作用，并且在柔性铰链的保护下，运动平台仅完成沿粘滑驱动方向上的运动，而避免了垂直于运动方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上下预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，包括，底盘；基座，所述基座设置于所述底盘上方；摩擦振子，所述的摩擦振子安装在所述的基座上；振子驱动源，所述的振子驱动源安装在所述的摩擦振子与所述的基座之间，向摩擦振子提供驱动力；滑块，设置于所述的摩擦振子上方，且与摩擦振子相互接触产生摩擦力；其特征在于：所述的滑块与所述的底盘之间设有提供预紧力的预紧力调整结构，所述的预紧力调整结构包括提供所述预紧力的调整螺钉，所述调整螺钉贯穿所述滑块和所述基座并与所述底盘连接，通过调节所述调整螺钉与所述底盘的螺纹接合长度，可以调节所述预紧力大小。

【技术特征摘要】
1.一种上下预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，包括，
底盘；
基座，所述基座设置于所述底盘上方；
摩擦振子，所述的摩擦振子安装在所述的基座上；
振子驱动源，所述的振子驱动源安装在所述的摩擦振子与所述的基座之
间，向摩擦振子提供驱动力；
滑块，设置于所述的摩擦振子上方，且与摩擦振子相互接触产生摩擦力；
其特征在于：
所述的滑块与所述的底盘之间设有提供预紧力的预紧力调整结构，所述
的预紧力调整结构包括提供所述预紧力的调整螺钉，所述调整螺钉贯穿所述
滑块和所述基座并与所述底盘连接，通过调节所述调整螺钉与所述底盘的螺
纹接合长度，可以调节所述预紧力大小。
2.如权利要求1所述的上下预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，其特
征在于：所述调整螺钉的数量为两个，且以所述摩擦振子为中心分别设置于
所述运动平台的两侧。
3.如权利要求1所述的上下预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，其特
征在于：所述底盘为S型柔性底盘，所述S型柔性底盘的横截面呈凹形，所
述S型柔性底盘的两端向上突出形成侧翼，所述侧翼上分别设置有...

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