纳米级精度压电驱动线性位移台制造技术

本发明专利技术公开了一种纳米级精度压电驱动线性位移台，其包括基体、滑轨、驱动座、柔性质量块、压电驱动单元、位置传感器单元和粘滑摩擦组件。柔性质量块和压电驱动单元之间通过球面触头和球形凹面相配合，具有自定位功能，能有效保证受力点不偏离，降低了对于加工精度和装配精度的要求，而且相对传统点接触或平面接触方式增大了接触面积，延长使用寿命；柔性质量块上的平板桥梁部具有弹性功能，能接受一定的形变，有效消除了安装误差对平面接触的影响。另外本发明专利技术的整体结构简单、紧凑，体积小巧，采用粘滑方式驱动滑轨，无上下摩擦，只存在粘滑运动中的单一摩擦，有效减小了动力损耗及对其他零部件要求，工作稳定性好，适用范围广。

Nano precision piezoelectric linear displacement table

【技术实现步骤摘要】
纳米级精度压电驱动线性位移台
本专利技术涉及纳米级精度位移台
，具体涉及一种纳米级精度压电驱动线性位移台。
技术介绍
随着技术的不断发展与更新，微观尺寸上的精密操作需求日益增长，基于压电原理的纳米微驱技术因此得到了大力发展，目前已广泛运用到医学、科研、航天、生产制造等各个高精尖领域，为人类在微观领域上的实验研究以及产品制造提供了有力的技术支撑。压电陶瓷驱动作为微观操作领域上的基本驱动方式，其利用的是压电陶瓷的逆压电效应，通过给压电陶瓷施加一个电场，使其在电场作用下产生一个微小的膨胀，其膨胀尺度通过精确控制电场可达亚纳米尺度，膨胀力大，响应快。相对于其他类跨尺度运动驱动方式，粘滑驱动的驱动控制及原理简单、方便，且具有高分辨率、大行程、结构简单、精确定位、负载大和易微型化等优点。在目前，现有的粘滑驱动结构方式，其体积较大，部分结构相对复杂，在微型化方面还存在很大改善空间；此外，预紧调整方式也存在很大不同，一般存在上下摩擦，其预压接触面与摩擦件之间在工作时一般有相对滑动，对零部件的耐磨性产生了要求，对粘滑运动也产生了额外的功率损耗；而且在装配过程中并不能保证很好的贴合，容易形成点接触，故而在长时间使用过程中，摩擦面会出现磨损或凹坑，影响使用精度和寿命。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，配合效果好，工作精度高，使用寿命长的纳米级精度压电驱动线性位移台。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案是：一种纳米级精度压电驱动线性位移台，其包括基体、通过滑动组件活动设置在该基体上的滑轨、驱动座、柔性质量块、压电驱动单元、位置传感器单元和粘滑摩擦组件，所述驱动座设置在所述基体内，所述驱动座上设有装配腔，所述柔性质量块和压电驱动单元依次排列设置在装配腔内，该柔性质量块朝向压电驱动单元的侧面上设有球形凹面，并在所述压电驱动单元上设有能顶压在该球形凹面上的球面触头，通过该球面触头和球形凹面相配合，相对传统点接触或平面接触方式大大增大了接触面积，在压电驱动单元长时间工作下，使得柔性质量块不容易被球面触头在高频变作用力或微小撞击下产生微小凹坑，影响微观位移的稳定性，同时，球面贴合接触带有自定位功能，能有效的保证柔性铰链的受力点不偏离，提升工作精度。所述柔性质量块上设有与所述压电驱动单元的驱动方向相垂直的方形开槽，该方形开槽靠近球形凹面一侧设有方块凸起，从而形成两个平板柔性铰链；方形开槽是为了形成两个平板柔性铰链，该平板柔性铰链具有导向及弹性功能，为粘滑运动组成关键部位。方块凸起是为了增强后侧壁的结构强度，同时控制后侧壁上平板柔性铰链的长度。所述柔性质量块对应方形开槽的上方位置设有与所述压电驱动单元的驱动方向相一致的通槽使所述柔性质量块的顶部形成平板桥梁部，平板桥梁部具有弹性功能，能接受一定的形变，所述平板桥梁部通过粘滑摩擦组件与所述滑轨相连接，所述位置传感器单元设置在基体和滑轨之间位置。作为本专利技术的一种改进，所述球面触头通过环氧树脂固定在所述压电驱动单元朝向所述柔性质量块的驱动面上，实现刚性连接，连接效果好。作为本专利技术的一种改进，所述压电驱动单元的另一驱动面与装配腔内壁之间设有绝缘陶瓷片。所述压电驱动单元具体为压电陶瓷。所述绝缘陶瓷片具有绝缘功能，且硬度高，刚性好，同时起来垫片功能及绝缘功能，有效减小了在金属材质的驱动座上由于金属表面未绝缘或绝缘面层厚度不够导致压电陶瓷漏电短路的可能性，提高了压电陶瓷的使用寿命及可靠性。作为本专利技术的一种改进，所述驱动座上设有顶在所述柔性质量块使球形凹面与球面触头紧密接触的预压螺丝。通过适当拧动预压螺丝，能保证安装时柔性质量块的球形凹面与球面触头紧密贴合，并产生防松预紧力，配合效果好。作为本专利技术的一种改进，所述驱动座的外侧壁上设有灌胶凹槽，对应灌胶凹槽的内侧位置设有将驱动座贯穿的导向通槽，通过导向通槽形成只能单自由度上下运动的导向铰链。基体上设有用来安装所述驱动座的驱动腔，驱动座位于该驱动腔内，然后通过灌胶凹槽进行灌胶填充，提升配合的紧密性，有效限定驱动座的前后移动位置。作为本专利技术的一种改进，所述粘滑摩擦组件包括上耐磨片和下耐磨片，所述上耐磨片固定在所述滑轨的底面，所述下耐磨片固定在所述平板桥梁部上。通过上耐磨片和下耐磨片相配合，耐磨效果好，延长使用寿命。作为本专利技术的一种改进，所述平板桥梁部的上表面上设有与所述下耐磨片的外形轮廓相适配的限位凹槽，方便快速安装下耐磨片，给装配工作带来方便，并通过间隙配合给下耐磨片自适应调节位置留下了足够的空间。作为本专利技术的一种改进，所述位置传感器单元包括编码器及线性尺，该线性尺设置在所述滑轨的底面，所述编码器对应线性尺的位置设置在基体上。通过编码器感应线性尺的移动位置，然后输出精确位置信号。作为本专利技术的一种改进，所述基体的底部对应所述柔性质量块的位置设有能顶压在所述驱动座底面的预紧螺丝。在拧动预紧螺丝时，能实现推动驱动座往上移动，柔性质量块上的平板桥梁部受位移影响，产生更大形变，增大了上、下耐磨片的正压力，实现了摩擦件间摩檫力的范围调节。作为本专利技术的一种改进，所述滑动组件包括滚子保持架和相互交叉排列设置在该滚子保持架上的圆柱滚子。可承受各个方向的载荷，实现高精度、平稳的直线运动。本专利技术的有益效果为：本专利技术的结构设计巧妙、合理，所述柔性质量块和压电驱动单元之间通过球面触头和球形凹面相配合，不仅具有自定位功能，能有效的保证受力点不偏离，在提高工作精度的同时，也降低了对于加工精度和装配精度的要求，而且相对传统点接触或平面接触方式大大增大了接触面积，使得柔性质量块不容易被球面触头在高频变作用力或微小撞击下产生微小凹坑，避免影响微观位移的稳定性，确保工作稳定性；柔性质量块上的平板桥梁部具有弹性功能，能接受一定的形变，使得上、下耐磨片实现较好的平面接触，消除了安装误差对平面接触的影响，同时可以减小因上、下耐磨片的加工精度产生平面度误差所造成运动时的接触位置漂移和正压力跳跃变化的影响，具有一定的自适应性。另外本专利技术的整体结构简单、紧凑，体积小巧，采用粘滑方式驱动滑轨，无上下摩擦，只存在粘滑运动中的单一摩擦，有效减小了动力损耗及对其他零部件要求，易于实现，工作稳定性好，使用寿命长，利于广泛推广应用。下面结合附图与实施例，对本专利技术进一步说明。附图说明图1是本专利技术的立体结构示意图。图2是本专利技术的剖视结构示意图。图3是本专利技术的分解结构示意图。图4是本专利技术中驱动座的结构示意图。图5是本专利技术中柔性质量块的立体结构示意图。图6是本专利技术中柔性质量块的剖视结构示意图。具体实施方式参见图1至图6，本实施例提供的一种纳米级精度压电驱动线性位移台，其包括基体1、通过滑动组件2活动设置在该基体1上的滑轨3、驱动座4、柔性质量块5、压电驱动单元6、位置传感器单元7和粘滑摩擦组件8。所述粘滑摩擦组件8包括上耐磨片81和下耐磨片82。所述驱动座4设置在所述基体1内，具体的，所述基体1上设有用来安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米级精度压电驱动线性位移台，其包括基体和通过滑动组件活动设置在该基体上的滑轨，其特征在于：其还包括驱动座、柔性质量块、压电驱动单元、位置传感器单元和粘滑摩擦组件，所述驱动座设置在所述基体内，所述驱动座上设有装配腔，所述柔性质量块和压电驱动单元依次排列设置在装配腔内，该柔性质量块朝向压电驱动单元的侧面上设有球形凹面，并在所述压电驱动单元上设有能顶压在该球形凹面上的球面触头，所述柔性质量块上设有与所述压电驱动单元的驱动方向相垂直的方形开槽，该方形开槽靠近球形凹面一侧设有方块凸起，所述柔性质量块对应方形开槽的上方位置设有与所述压电驱动单元的驱动方向相一致的通槽使所述柔性质量块的顶部形成平板桥梁部，所述平板桥梁部通过粘滑摩擦组件与所述滑轨相连接，所述位置传感器单元设置在基体和滑轨之间位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米级精度压电驱动线性位移台，其包括基体和通过滑动组件活动设置在该基体上的滑轨，其特征在于：其还包括驱动座、柔性质量块、压电驱动单元、位置传感器单元和粘滑摩擦组件，所述驱动座设置在所述基体内，所述驱动座上设有装配腔，所述柔性质量块和压电驱动单元依次排列设置在装配腔内，该柔性质量块朝向压电驱动单元的侧面上设有球形凹面，并在所述压电驱动单元上设有能顶压在该球形凹面上的球面触头，所述柔性质量块上设有与所述压电驱动单元的驱动方向相垂直的方形开槽，该方形开槽靠近球形凹面一侧设有方块凸起，所述柔性质量块对应方形开槽的上方位置设有与所述压电驱动单元的驱动方向相一致的通槽使所述柔性质量块的顶部形成平板桥梁部，所述平板桥梁部通过粘滑摩擦组件与所述滑轨相连接，所述位置传感器单元设置在基体和滑轨之间位置。


2.根据权利要求1所述的纳米级精度压电驱动线性位移台，其特征在于，所述球面触头通过环氧树脂固定在所述压电驱动单元朝向所述柔性质量块的驱动面上。


3.根据权利要求2所述的纳米级精度压电驱动线性位移台，其特征在于，所述压电驱动单元的另一驱动面与装配腔内壁之间设有绝缘陶瓷片。


4.根据权利要求1所述的纳米级精度压电驱动线性位移台，其特征在于，所述驱动座上设...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐金林，许智，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44