本实用新型专利技术涉及一种双激励三输出磁致驱动精密旋转装置，属于精密驱动领域。本实用新型专利技术装置由工作支撑平台、柔性精密平台、精密驱动平台和角度输出平台组成，所述的柔性精密平台、精密驱动平台和角度输出平台安装在工作支撑平台上。本实用新型专利技术装置由两根超磁致伸缩棒驱动，产生的角运动通过驱动头传递给角度输出平台，再配合不同半径的输出旋钮实现对旋转角度的二次放大或者缩小，同时预置在输出旋钮下方的角度传感器可以对输出角位移进行实时监测，最终得到理想的输出角位移及精度。该装置由超磁致伸缩棒驱动，其具有输出应力大、响应速度快等优点。该装置可以在超精加工、精密光学和生物医学等微纳精密旋转驱动与定位技术领域中得到广泛应用。
【技术实现步骤摘要】
双激励三输出磁致驱动精密旋转装置
本技术涉及精密驱动领域，特别涉及一种双激励三输出磁致驱动精密旋转装置。通过嵌入超磁致伸缩棒结合生物仿生触角驱动头，可以得到微弧度级的旋转精度。在此基础上，结合精密传动链的传递，不同半径输出旋钮的转换，实现对微弧度级旋转运动的放大和缩小，可以进一步得到理想的输出角度精度，得到微纳弧度级旋转运动和角度输出。本技术可为微纳操作、生物医学、航空航天等诸多领域提供技术支撑，亦可为微纳级力学性能测试装备的加载单元。
技术介绍
随着现代科学技术的迅猛发展，微纳加工、精密操作、航空航天等诸多科技领域发生了日新月异的变化。同时，伴随着这些领域科技的进步，对其核心技术也提出了更高的要求。现有的精密驱动其驱动单元主要是由压电陶瓷实现，压电驱动技术是一种利用压电材料的逆压电特性将电能转换成机械能的一种驱动方式。基于粘滑摩擦驱动原理的旋转惯性式压电驱动器具有结构简单、分辨率较高等优点在精密驱动领域被广泛应用，但是，这些因素均限制了其定位精度，在响应速度、有效行程以及输出精度上还有进一步的改善空间。此外，由于压电驱动器的服役工况往往承受较高工作温度、较大承载压力，难以实现纳米级精度的稳定运动输出。所以，原有的压电材料在某些方面已经不能满足研究人员在精密驱动领域对于驱动精度、驱动环境、工作温度的要求。近些年来，超磁致伸缩棒走进人们的视线。在常温下由于磁化状态的改变，其长度和体积会发生较大变化，即具有极大的磁致伸缩系数的磁致伸缩材料被称为磁致伸缩材料，由于多为稀土构筑，又称稀土超磁致伸缩棒。这种材料具有很高的耐热温度，磁致伸缩性强。在室温下，具有能量转换效率高、能量密度大响应速度快、可靠性好、驱动方式简单等特性。伴随超磁致伸缩材料的应用，提出一种双激励三输出磁致驱动精密旋转装置。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种双激励三输出磁致驱动精密旋转装置，解决现有技术存在的精密旋转装置在驱动过程中输出应力小、反应速度慢、精度不足等一系列问题。本技术采用超磁致伸缩棒，实现更快响应速度、更大应变力等一系列特性，再进一步通过搭配不同半径的输出轴，实现对旋转角度的进一步放大及缩小，最终得到理想的输出角度及精度。该装置具有结构紧凑、装配方便、定位精度高和行程大等特点。通过使用超磁致伸缩棒作为精密驱动元件可显著提高机械输出特性，在超精密加工、航空航天、生物医学等微纳旋转精密驱动与定位
能够得到广泛应用。本技术的上述目的通过以下技术方案实现：双激励三输出磁致驱动精密旋转装置，包括工作支撑平台1、柔性精密平台2、精密驱动平台3和角度输出平台4。所述柔性精密平台2、精密驱动平台3和角度输出平台4均固定安装在工作支撑平台1上；所述精密驱动平台3固定安装在柔性精密平台2内部，为整个装置提供应力输出；所述角度输出平台4由三个不同半径的输出旋钮Ⅰ、输出旋钮Ⅱ和输出旋钮Ⅲ组成，其中所述的输出旋钮Ⅰ与旋孔Ⅰ固定连接，输出旋钮Ⅱ与旋孔Ⅱ固定连接，输出旋钮Ⅲ与旋孔Ⅲ固定连接。所述的工作支撑平台1是：旋孔Ⅰ1-1、旋孔Ⅱ1-2、旋孔Ⅲ1-3加工在操作台1-4上，且旋孔Ⅰ1-1、旋孔Ⅱ1-2、旋孔Ⅲ1-3具有相同的加工深度；滑轨1-5是两段带有凹槽的平行轨道；调整螺孔1-7和固定螺孔1-8加工在尾板1-6上，通过调整螺孔1-7的调整螺钉，可以改变柔性精密平台2与尾板1-6的相对位置；进一步通过固定螺孔1-8的固定螺钉，固定柔性精密平台2与尾板1-6的相对位置。所述的柔性精密平台2是：驱动头2-1上面加工有均匀、细密的驱动齿2-2；半圆形柔性铰链Ⅰ2-3和半圆形柔性铰链Ⅱ2-5对称设置在左驱动杆2-4和右驱动杆2-8两侧；滑板2-6安装在滑轨1-5上，二者滑动接触，可以调整柔性精密平台2相对于工作支撑平台1位置；触板2-7通过调整螺钉调整柔性精密平台2相对于工作支撑平台1的位置，并通过固定螺钉固定；驱动中杆2-9连接驱动头2-1与触板2-7，位于整个柔性精密平台的中间位置；左侧磁致伸缩位2-10和右侧磁致伸缩位2-11用于安装精密驱动平台3。所述的精密驱动平台3是：磁致输出顶杆3-1固定安装在超磁致伸缩棒3-6的前端，并将超磁致伸缩棒3-6产生的伸缩特性传递给驱动头2-1；磁致支撑外壳3-2包裹在整个精密驱动平台3外部，由高磁导率的铁磁材料制成；线圈3-4位于线框3-3的外部；导线口3-5开设在线框3-3侧端；所述的超磁致伸缩棒3-6主要构成为TbDyFe材料；调整垫片3-7位于超磁致伸缩棒3-6尾部；预紧螺孔3-8与预紧螺钉螺纹配合，为超磁致伸缩棒3-6提供预紧力，提高超磁致伸缩棒3-6的伸缩性能。所述的角度输出平台4是：输出旋钮Ⅰ4-1、输出旋钮Ⅱ4-2和输出旋钮Ⅲ4-3分别具有不同的半径且依次减小；传动链Ⅰ4-4连接在输出旋钮Ⅲ4-3与输出旋钮Ⅱ4-2之间，传动链Ⅱ4-5连接在输出旋钮Ⅱ4-2与输出旋钮Ⅰ4-1之间；角度传感器Ⅰ4-8、角度传感器Ⅱ4-7和角度传感器Ⅲ4-6分别检测输出旋钮Ⅰ4-1、输出旋钮Ⅱ4-2、输出旋钮Ⅲ4-3输出的角位移。采用三种不同半径的输出旋钮Ⅰ4-1、输出旋钮Ⅱ4-2和输出旋钮Ⅲ4-3，从而产生三个不同分辨率的角位移，并且通过角度传感器Ⅰ4-8、角度传感器Ⅱ4-7和角度传感器Ⅲ4-6分别对输出旋钮Ⅰ4-1、输出旋钮Ⅱ4-2和输出旋钮Ⅲ4-3输出的角位移进行实时监测，进一步可以通过更换不同半径扩展输出旋钮，得到理想的角度输出位移及角度输出精度。精密驱动部分采用磁致伸缩材料。所述的驱动头2-1为仿生触角设计，其上加工有细密的驱动齿2-2。本技术的有益效果在于：本技术通过双激励磁致伸缩器件，可以实现微纳米级的旋转位移分辨率，并且可以提供多种不同精度角位移输出。本技术驱动单元采用超磁致伸缩棒，具有响应速度快、运动行程大、可靠性好、应变力大、工作范围广泛等一系列优点。与现有技术相比，本技术采用超磁致伸缩技术结合旋转运动放缩技术，可以得到对回转目标的精密角位移输出；本技术具有精密的驱动齿和驱动链可以保证运动的稳定性和精密特性；本技术具有多个输出旋钮可以同时输出多个角位移，并且可以通过传感器进行实时监测。此外由于此专利技术采用卧式布局方式，结构紧凑、装配方便、定位精度高，可以被广泛应用于微纳加工与定位、生物医疗和航空航天等领域。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。图1为本技术的整体结构示意图；图2为本技术的工作支撑平台的结构示意图；图3为本技术的柔性精密平台的结构示意图；图4为本技术的精密驱动平台的结构示意图；图5为本技术的角度输出平台的结构示意图。图中：1、工作支撑平台；2、柔性精密平台；3、精密驱动平台；4、角度输出平台；1-1、旋孔Ⅰ；1-2、旋孔Ⅱ；1-3、旋孔Ⅲ；1-4、操作台；1-5、滑轨；1-6、尾本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双激励三输出磁致驱动精密旋转装置，其特征在于：包括工作支撑平台（1）、柔性精密平台（2）、精密驱动平台（3）和角度输出平台（4），所述柔性精密平台（2）、精密驱动平台（3）和角度输出平台（4）均固定安装在工作支撑平台（1）上；所述精密驱动平台（3）固定安装在柔性精密平台（2）内部，为整个装置提供应力输出；所述角度输出平台（4）由三个不同半径的输出旋钮Ⅰ（4-1）、输出旋钮Ⅱ（4-2）和输出旋钮Ⅲ（4-3）组成，其中所述的输出旋钮Ⅰ（4-1）与旋孔Ⅰ（1-1）固定连接，输出旋钮Ⅱ（4-2）与旋孔Ⅱ（1-2）固定连接，输出旋钮Ⅲ（4-3）与旋孔Ⅲ（1-3）固定连接；/n所述的工作支撑平台（1）是：旋孔Ⅰ（1-1）、旋孔Ⅱ（1-2）、旋孔Ⅲ（1-3）加工在操作台（1-4）上，且旋孔Ⅰ（1-1）、旋孔Ⅱ（1-2）、旋孔Ⅲ（1-3）具有相同的加工深度；滑轨（1-5）是两段带有凹槽的平行轨道；调整螺孔（1-7）和固定螺孔（1-8）加工在尾板（1-6）上，通过调整螺孔（1-7）的调整螺钉，可以改变柔性精密平台（2）与尾板（1-6）的相对位置；进一步通过固定螺孔（1-8）的固定螺钉，固定柔性精密平台（2）与尾板（1-6）的相对位置；/n所述的柔性精密平台（2）是：驱动头（2-1）上面加工有均匀、细密的驱动齿（2-2）；半圆形柔性铰链Ⅰ（2-3）和半圆形柔性铰链Ⅱ（2-5）对称设置在左驱动杆（2-4）和右驱动杆（2-8）两侧；滑板（2-6）安装在滑轨（1-5）上，二者滑动接触，可以调整柔性精密平台（2）相对于工作支撑平台（1）位置；触板（2-7）通过调整螺钉调整柔性精密平台（2）相对于工作支撑平台（1）的位置，并通过固定螺钉固定；驱动中杆（2-9）连接驱动头（2-1）与触板（2-7），位于整个柔性精密平台的中间位置；左侧磁致伸缩位（2-10）和右侧磁致伸缩位（2-11）用于安装精密驱动平台（3）。/n...
【技术特征摘要】
1.一种双激励三输出磁致驱动精密旋转装置，其特征在于：包括工作支撑平台（1）、柔性精密平台（2）、精密驱动平台（3）和角度输出平台（4），所述柔性精密平台（2）、精密驱动平台（3）和角度输出平台（4）均固定安装在工作支撑平台（1）上；所述精密驱动平台（3）固定安装在柔性精密平台（2）内部，为整个装置提供应力输出；所述角度输出平台（4）由三个不同半径的输出旋钮Ⅰ（4-1）、输出旋钮Ⅱ（4-2）和输出旋钮Ⅲ（4-3）组成，其中所述的输出旋钮Ⅰ（4-1）与旋孔Ⅰ（1-1）固定连接，输出旋钮Ⅱ（4-2）与旋孔Ⅱ（1-2）固定连接，输出旋钮Ⅲ（4-3）与旋孔Ⅲ（1-3）固定连接；
所述的工作支撑平台（1）是：旋孔Ⅰ（1-1）、旋孔Ⅱ（1-2）、旋孔Ⅲ（1-3）加工在操作台（1-4）上，且旋孔Ⅰ（1-1）、旋孔Ⅱ（1-2）、旋孔Ⅲ（1-3）具有相同的加工深度；滑轨（1-5）是两段带有凹槽的平行轨道；调整螺孔（1-7）和固定螺孔（1-8）加工在尾板（1-6）上，通过调整螺孔（1-7）的调整螺钉，可以改变柔性精密平台（2）与尾板（1-6）的相对位置；进一步通过固定螺孔（1-8）的固定螺钉，固定柔性精密平台（2）与尾板（1-6）的相对位置；
所述的柔性精密平台（2）是：驱动头（2-1）上面加工有均匀、细密的驱动齿（2-2）；半圆形柔性铰链Ⅰ（2-3）和半圆形柔性铰链Ⅱ（2-5）对称设置在左驱动杆（2-4）和右驱动杆（2-8）两侧；滑板（2-6）安装在滑轨（1-5）上，二者滑动接触，可以调整柔性精密平台（2）相对于工作支撑平台（1）位置；触板（2-7）通过调整螺钉调整柔性精密平台（2）相对于工作支撑平台（1）的位置，并通过固定螺钉固定；驱动中杆（2-9）连接驱动头（2-1）与触板（2-7），位于整个柔性精密平台的中间位置；左侧磁致伸缩位（2-10）和右侧磁致伸缩位（2-11）用于安装精密驱动平台（3）。
2.根据权利要求1所述的双激励三输出磁致驱动精密旋转装置，其特征在于：所述的精密驱动平台（3）是...
【专利技术属性】
技术研发人员：马志超，肖国林，刘东妮，任露泉，赵宏伟，李文博，李傢楷，陈佳男，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22
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