一种压电尺蠖旋转平台制造技术

本发明专利技术公开了一种压电尺蠖旋转平台，包括作为台面的盖板，盖板的下方垂直螺固有旋转套筒，还设有独立钳位于旋转套筒内壁的第一钳位单元和第二钳位单元，用于驱动第一钳位单元正转的第一驱动单元，以及用于驱动第二钳位单元反转的第二驱动单元；旋转套筒的下方间隙设有底座，第二驱动单元和底座之间连接有支撑座，第一驱动单元螺固于第二驱动单元，支撑座与旋转套筒之间设有旋转间隙；旋转套筒环设有码盘，底座设有支架，支架设有正对码盘的读数头。通过对第一钳位单元、第二钳位单元、第一驱动单元和第二驱动单元的时序控制，能实现旋转套筒的“单拍两步”旋转。本发明专利技术整体结构简单、紧凑，能实现“单拍两步”的转动效果，运动速度快。

A piezoelectric inchworm rotating platform

【技术实现步骤摘要】
一种压电尺蠖旋转平台
本专利技术属于纳米定位
，涉及大转角行程、高转角分辨率的精密旋转驱动器，特别涉及一种压电尺蠖旋转平台。
技术介绍
压电尺蠖旋转平台是一种既能实现360º旋转、又能实现角秒级高转角分辨率的精密旋转驱动器。它基于仿生学中的尺蠖爬行原理，将压电执行器的微小位移不断累加，从而成为连续的大行程角位移。相对于电磁式旋转平台，压电尺蠖旋转平台具有无磁场、易于控制等优点；相对于超声谐振式、惯性驱动式等压电旋转平台，具有输出力大、功率密度大、定位稳定、无摩擦磨损等优点。因此，在某些需要大转角行程、高转角分辨率的精密定位领域，压电尺蠖旋转平台更具有优势。但目前的压电尺蠖旋转平台还存在以下不足：1)平台整体结构复杂、不紧凑，不易集成角位移传感器，不易安装周向导向机构（如四点角接触球轴承），平台运动精度低；2)钳位单元的钳位位移或释放位移为其中的压电执行器的输出位移，而压电执行器的输出位移很小，为使钳位单元能够可靠地钳位与释放，就要求钳位单元及驱动单元要有非常高的加工及装配精度；3)钳位单元的输出位移较小，不能对输出轴进行充分钳位或释放，输出轴不能被充分钳位，其受到的钳位力就会减小，运动稳定性就会降低；输出轴不能被充分释放，就会产生严重的摩擦磨损，降低平台的寿命；4)平台不能自锁（即不能断电钳位），即平台在不工作时，输出轴不能被钳位单元夹紧；5)输出轴在一个驱动电压周期（即一拍）内仅旋转一步，平台的运动速度慢。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供结构简单紧凑、能充分钳位与释放、断电钳位、转动速度快的一种压电尺蠖旋转平台。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种压电尺蠖旋转平台，包括作为台面的盖板，盖板的下方垂直螺固有旋转套筒，还设有独立钳位于旋转套筒内壁的第一钳位单元和第二钳位单元，用于驱动第一钳位单元正转的第一驱动单元，以及用于驱动第二钳位单元反转的第二驱动单元；旋转套筒的下方间隙设有底座，第二驱动单元和底座之间连接有支撑座，第一驱动单元螺固于第二驱动单元，支撑座与旋转套筒之间设有旋转间隙；旋转套筒环设有码盘，底座设有支架，支架设有正对码盘的读数头。为优化上述技术方案，采取的措施还包括：上述的第二驱动单元包括螺固于支撑座的第二刚性环，设于第二刚性环内的第二刚性旋转体，连于第二刚性环并能推动第二刚性旋转体反转的第二驱动装置；第一驱动单元包括螺固于第二刚性环的第一刚性环，设于第一刚性环内的第一刚性旋转体，连于第一刚性环并能推动第一刚性旋转体正转的第一驱动装置；第一钳位单元包括螺固于第一刚性旋转体的第一连接部，钳位于旋转套筒的第一钳位体，设于第一钳位体和第一连接部之间的第一刚性部和第二刚性部，顺次呈菱形连接第一钳位体、第一刚性部、第一连接部、第二刚性部和第一钳位体的第一柔性薄板，顶设于第一刚性部和第二刚性部之间的第一释放用压电执行器。第二钳位单元包括螺固于第二刚性旋转体的第二连接部，钳位于旋转套筒的第二钳位体，设于第二钳位体和第二连接部之间的第三刚性部和第四刚性部，顺次呈菱形连接第二钳位体、第三刚性部、第二连接部、第四刚性部和第二钳位体的第二柔性薄板，顶设于第三刚性部和第四刚性部之间的第二释放用压电执行器。上述的第一驱动装置包括径向设置于第一刚性环内的第一驱动用压电执行器，围绕第一驱动用压电执行器顺次呈菱形分部的第五刚性部、第六刚性部、第七刚性部和第八刚性部，并通过第三柔性薄板顺次连接，第五刚性部和第七刚性部顶设于第一驱动用压电执行器的两端，第八刚性部连于第一刚性环，第六刚性部连于第一刚性旋转体；第二驱动装置包括径向设置于第二刚性环内的第二驱动用压电执行器，围绕第二驱动用压电执行器顺次呈菱形分部的第九刚性部、第十刚性部、第十一刚性部和第十二刚性部，并通过第四柔性薄板顺次连接，第九刚性部和第十一刚性部顶设于第二驱动用压电执行器的两端，第十二刚性部连于第二刚性环，第十刚性部连于第二刚性旋转体。上述的第一驱动单元、第一钳位单元、第二钳位单元和第二驱动单元自上而下顺次设置，旋转套筒罩设于支撑座。上述的旋转套筒与支撑座之间设有轴承，并且优选四点角接触球轴承，支撑座包括套设于轴承内环的轴体，轴体设有螺纹段和第一台阶面，螺纹段旋接有锁紧螺母，锁紧螺母和第一台阶面之间夹设有轴承的内环；旋转套筒设有第二台阶面，旋转套筒的下端螺固有端盖，端盖与第二台阶面之间夹设有轴承的外环。上述的端盖与轴承的外环之间设有垫圈；端盖为与旋转套筒端部相匹配的环形。上述的旋转套筒的内壁设有朝向盖板的第四台阶面，支撑座设有用于固定第二驱动单元的凸缘。上述的旋转套筒的下端设有用于承托码盘的环形体，码盘与环形体之间垂直连接有第二螺钉。上述的旋转套筒和环形体为一体成型件；第五刚性部、第六刚性部、第七刚性部、第八刚性部、第三柔性薄板、第一刚性环、第一刚性旋转体为一体成型件；第一连接部、第一钳位体、第一刚性部、第二刚性部、第一柔性薄板为一体成型件；第二连接部、第二钳位体、第三刚性部、第四刚性部、第二柔性薄板为一体成型件；第九刚性部、第十刚性部、第十一刚性部、第十二刚性部、第四柔性薄板、第二刚性环、第二刚性旋转体为一体成型件。与现有技术相比，本专利技术的一种压电尺蠖旋转平台，包括作为台面的盖板，盖板的下方垂直螺固有旋转套筒，还设有独立钳位于旋转套筒内壁的第一钳位单元和第二钳位单元，用于驱动第一钳位单元正转的第一驱动单元，以及用于驱动第二钳位单元反转的第二驱动单元；旋转套筒的下方间隙设有底座，第二驱动单元和底座之间连接有支撑座，第一驱动单元螺固于第二驱动单元，支撑座与旋转套筒之间设有旋转间隙；旋转套筒环设有码盘，底座设有支架，支架设有正对码盘的读数头。通过对第一钳位单元、第二钳位单元、第一驱动单元和第二驱动单元的时序控制，能实现旋转套筒的“单拍两步”旋转。本专利技术的优点是：1)旋转平台整体结构简单、紧凑，易于集成角位移传感器；2)钳位机构一体化、驱动机构一体化，免去了装配及调节过程；3)钳位机构由桥式放大机构构成，旋转套筒能被充分钳位和充分释放，进而能减小旋转套筒与钳位机构之间的摩擦磨损，以及提高旋转套筒的输出转矩；4)驱动机构也由桥式放大机构构成，单步位移大；5)仅给第一驱动单元、第二驱动单元和第二钳位单元通电，则第一驱动单元带动第一钳位单元和旋转套筒正转，而第二驱动单元带动第二钳位单元反转；在断电后第二驱动单元在复位的过程中带动第二钳位单元和旋转套筒正转，以此实现“单拍两步”的转动效果，运动速度快；6)四点角接触球轴承具有周向导向作用，能使旋转平台具有高运动精度。附图说明图1是本专利技术的立体结构示意图；图2是图1的内部剖面结构示意图；图3是图1中码盘、支架和读数头的分解示意图；图4是图3中去除码盘、支架和读数头后的结构示意图；图5是图4的分解示意图；图6是图5中去除底座后的结构示意图；图7是图6的内部剖面结构示意图；图8是图6的分解示意图；图9是图8中第一驱动单元、第一钳位单元、第二钳位单元、第二驱动单元和支撑座的组装结构示意图；图10是图9的内部剖面结构示意图；图11是图9沿轴向分解的示意图；图12是图9沿水平面方向分解的结构示意图；图13是图12中第一驱动单元的结构示意图；图14是图13的分解示意图；图15是图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电尺蠖旋转平台，包括作为台面的盖板(3)，其特征是：所述的盖板(3)的下方垂直螺固有旋转套筒(2)，还设有独立钳位于旋转套筒(2)内壁的第一钳位单元(5)和第二钳位单元(6)，用于驱动所述的第一钳位单元(5)正转的第一驱动单元(4)，以及用于驱动所述的第二钳位单元(6)反转的第二驱动单元(7)；所述的旋转套筒(2)的下方间隙设有底座(1)，所述的第二驱动单元(7)和所述的底座(1)之间连接有支撑座(8)，所述的第一驱动单元(4)螺固于所述的第二驱动单元(7)，所述的支撑座(8)与所述的旋转套筒(2)之间设有旋转间隙；所述的旋转套筒(2)环设有码盘(104)，所述的底座(1)设有支架(102)，所述的支架(102)设有正对所述的码盘(104)的读数头(101)。

【技术特征摘要】
1.一种压电尺蠖旋转平台，包括作为台面的盖板(3)，其特征是：所述的盖板(3)的下方垂直螺固有旋转套筒(2)，还设有独立钳位于旋转套筒(2)内壁的第一钳位单元(5)和第二钳位单元(6)，用于驱动所述的第一钳位单元(5)正转的第一驱动单元(4)，以及用于驱动所述的第二钳位单元(6)反转的第二驱动单元(7)；所述的旋转套筒(2)的下方间隙设有底座(1)，所述的第二驱动单元(7)和所述的底座(1)之间连接有支撑座(8)，所述的第一驱动单元(4)螺固于所述的第二驱动单元(7)，所述的支撑座(8)与所述的旋转套筒(2)之间设有旋转间隙；所述的旋转套筒(2)环设有码盘(104)，所述的底座(1)设有支架(102)，所述的支架(102)设有正对所述的码盘(104)的读数头(101)。2.根据权利要求1所述的一种压电尺蠖旋转平台，其特征是：所述的第二驱动单元(7)包括螺固于所述的支撑座(8)的第二刚性环(71)，设于所述的第二刚性环(71)内的第二刚性旋转体(72)，连于所述的第二刚性环(71)并能推动第二刚性旋转体(72)反转的第二驱动装置；所述的第一驱动单元(4)包括螺固于所述的第二刚性环(71)的第一刚性环(41)，设于所述的第一刚性环(41)内的第一刚性旋转体(42)，连于所述的第一刚性环(41)并能推动第一刚性旋转体(42)正转的第一驱动装置；所述的第一钳位单元(5)包括螺固于所述的第一刚性旋转体(42)的第一连接部(51)，钳位于所述的旋转套筒(2)的第一钳位体(52)，设于所述的第一钳位体(52)和第一连接部(51)之间的第一刚性部(53)和第二刚性部(54)，顺次呈菱形连接第一钳位体(52)、第一刚性部(53)、第一连接部(51)、第二刚性部(54)和第一钳位体(52)的第一柔性薄板(55)，顶设于第一刚性部(53)和第二刚性部(54)之间的第一释放用压电执行器(56)。所述的第二钳位单元(6)包括螺固于所述的第二刚性旋转体(72)的第二连接部(61)，钳位于所述的旋转套筒(2)的第二钳位体(62)，设于所述的第二钳位体(62)和第二连接部(61)之间的第三刚性部(63)和第四刚性部(64)，顺次呈菱形连接第二钳位体(62)、第三刚性部(63)、第二连接部(61)、第四刚性部(64)和第二钳位体(62)的第二柔性薄板(65)，顶设于第三刚性部(63)和第四刚性部(64)之间的第二释放用压电执行器(66)。3.根据权利要求2所述的一种压电尺蠖旋转平台，其特征是：所述的第一驱动装置包括径向设置于第一刚性环(41)内的第一驱动用压电执行器(48)，围绕第一驱动用压电执行器(48)顺次呈菱形分部的第五刚性部(44)、第六刚性部(43)、第七刚性部(46)和第八刚性部(45)，并通过第三柔性薄板(47)顺次连接，所述的第五刚性部(44)和第七刚性部(46)顶设于第一驱动用压电执行器(48)的两端，所述的第八刚性部(45)连于所述的第一刚性环(41)，所述的第六刚性部(...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔玉国，应志奇，李锦棒，惠相君，周鹏飞，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33