多压电陶瓷反对称式微位移放大机构制造技术

本发明专利技术公开了一种多压电陶瓷反对称式微位移放大机构，包括基座、非对称放大单元、运动平台，非对称放大单元用于微位移放大。第一级非对称放大机构在输入端分为左、右输入端，第一级非对称放大单元分别通过柔性铰链与第二级非对称放大机构串接，第二级放大机构上通过柔性铰链与输出端连接，两个相接处的基座反对称固定连接。本发明专利技术还公开了一种多压电陶瓷反对称式微位移放大机构微位移的放大方法。本发明专利技术能够实现多种放大倍数、误差小、精度高且结构紧凑的特点，同时有效地避免了传统轴对称方式中占用空间过大，单一机构放大倍数固定的缺陷。陷。陷。

【技术实现步骤摘要】
多压电陶瓷反对称式微位移放大机构


[0001]本专利技术涉及一种微位移放大装置，尤其是一种多压电陶瓷反对称微位移放大装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着微电子技术的发展，压电陶瓷以其分辨率高、响应速度快、输出力大的优点而被广泛应用于微位移驱动和精密仪器定位系统。但是压电陶瓷的输出位移有限，范围从几微米到几十微米，不能达到应用的要求。为了能使压电陶瓷有更大的运动驱动行程。需要设计位移的放大机构现存的微位移放大机构的构型多采用轴对称式设计。但是，此结构的设计只有一半的有效放大结构，想要实现更大的放大比，只能扩大机构的体积，无法同时兼顾体积小，大位移的特点。
[0003]柔性铰链具有无摩擦、无间隙、运动精度高的特点，是一种可逆的弹性结构。在微位移领域得到了广泛的应用。

技术实现思路
：
[0004]本专利技术所解决的技术问题是提供一种二级微位移放大机构及其放大方法，具有大位移、高精度、占用空间小、改变位移放大的倍数的优点。
[0005]技术方案如下：
[0006]一种多压电陶瓷反对称式微位移放大机构，包括两组非对称放大单元，非对称式放大单元用于微位移的放大，每组非对称放大单元分别包括两级放大机构，第一级放大机构在输入端分为左、右输入端，每个输入端对应左、右放大机构，左、右放大机构通过柔性铰链分别与第二级放大机构串联，输入端通过柔性铰链、顶杆、推杆固定连接非对称放大单元，输出端通过柔性铰链固定连接非对称放大单元，输入端通过压电陶瓷给非对称放大单元输入微位移，输出端运动平台用于输出放大后的位移，压电陶瓷用预紧装置固定，两个相接处的基座反对称固定连接，运动平台通过柔性铰链与两个输出端固定连接。
[0007]进一步，非对称放大单元包括：基座、左侧输入杆、右侧输入杆、左侧输入端柔性铰链、右侧输入端柔性铰链、左侧固定端柔性铰链、右侧固定端柔性铰链、右侧输入杆上侧柔性铰链、左侧推杆、右侧推杆、左侧顶杆、右侧顶杆、过渡柔性铰链、输出杆、输出杆输入端柔性铰链、输出杆固定端柔性铰链、输出杆输出端柔性铰链、运动平台、工作台。
[0008]进一步，基座呈“U”字型，左高右低，左侧输入杆通过左侧固定端柔性铰链固定连接在基座“U”型左侧上方，左侧固定端柔性铰链固定连接在左侧输入杆靠近左侧端部下方的位置，左侧输入端柔性铰链固定连接在左侧固定端柔性铰链内侧，右侧输入杆通过右侧固定端柔性铰链固定连接在基座“U”型右侧上方，右侧输入端柔性铰链固定连接在右侧输入杆靠近左侧端部的下方位置，右侧固定端柔性铰链在右侧输入端柔性铰链内侧，左侧输入杆和右侧输入杆横向布置，左侧输入杆在右侧输入杆上侧，左侧推杆固定连接在左侧输入端柔性铰链下方，左侧顶杆上方固定连接左侧推杆下方，右侧顶杆上方连接右侧输入端
柔性铰链下方。
[0009]进一步，输出杆在左侧输入杆上侧，输出杆输入端柔性铰链固定连接在输出杆靠近右侧端部下方的位置，输出杆固定端柔性铰链固定连接在靠近左侧端部左侧输出杆上方的位置且位于输出杆输入端柔性铰链的内侧，输出杆输出端柔性铰链固定连接在靠近左侧端部输出杆上方的位置，输入端柔性铰链下方固定连接右侧推杆，右侧推杆与右侧输入杆上侧柔性铰链固定连接，右侧输入杆上侧柔性铰链固定连接在靠近右侧端部放大输入杆上方的位置。
[0010]进一步，输入端有左侧放大机构和右侧放大机构。
[0011]进一步，压电陶瓷输出端分别连接左侧顶杆和右侧顶杆。
[0012]进一步，输出端有输出平台。
[0013]进一步，通过调节输入端或者输出端的柔性铰链的位置，可以获得不同的微位移放大比。
[0014]进一步，当左侧压电陶瓷单独运动时，可以获得16倍的放大比；当右侧压电陶瓷单独运动时，可以获得6倍的放大比；当左侧压电陶瓷和右侧压电陶瓷同时运动时，可以获得64倍的放大比。
[0015]进一步，两组非对称放大单元在基座“L”型槽处反对称固定连接。
[0016]进一步，压电陶瓷需要用细牙螺纹螺栓预紧装置固定。
[0017]多压电陶瓷反对称式微位移放大机构微位移的放大方法，包括：
[0018]两个压电陶瓷分别安装在基座“U”型中间的内部左侧和右侧槽内，两个压电陶瓷输出端分别紧密连接左侧和右侧推杆，两个螺栓通过细牙螺纹孔把压电陶瓷另一端预紧固定在基座“U”型中间的左侧和右侧槽内，左侧压电陶瓷的输入位移传递至左侧顶杆，左侧顶杆将位移传至过渡柔性铰链，过渡柔性铰链将位移传至左侧推杆，左侧推杆将位移传递给左侧输入端柔性铰链，左侧输入端柔性铰链将位移传递至左侧输入杆，右侧压电陶瓷的输入位移传递至右侧顶杆，右侧顶杆将位移传至右侧输入端柔性铰链，右侧输入端柔性铰链将位移传递至右侧输入杆。
[0019]左侧压电陶瓷单独工作时：左侧输入杆发生偏转，右端部向上移动，左侧输入杆将位移传递给输出杆固定端柔性铰链，输出杆发生偏转，左端向上移动，输出杆输出端柔性铰链将向上的位移传递给平台；右侧压电陶瓷工作时：右侧输入杆发生偏转，右端部向下移动，右侧输入杆将位移传递给输出杆输入端柔性铰链，输出杆发生偏转，左端向上移动，输出杆输出端柔性铰链将向上的位移传递给平台；左侧压电陶瓷和右侧压电陶瓷同时工作时：左侧输入杆发生偏转，右端部向上移动，右侧输入杆发生偏转，右端部向下移动，左侧输入杆将位移传递给输出杆固定端柔性铰链，右侧输入杆将位移传递给输出杆输入端柔性铰链，输出杆发生偏转，左端向上移动，输出杆输出端柔性铰链将向上的位移传递给平台；运动平台向上移动。
[0020]本专利技术技术效果包括：
[0021]本专利技术采取了将两组非对称放大单元反对称固定安装，两个位移输出端上方有平台，通过抵消的方式消除横向位移。
[0022]本专利技术采取了非对称式放大单元，包括两级放大机构水平上下放置，实现更大的放大比例且大幅度减少机构体积。
[0023]本专利技术采取了四个压电陶瓷驱动，两个压电陶瓷为一组，在同一个微位移机构可以实现不同的放大倍数。
[0024]本专利技术采取了四个压电陶瓷驱动和两级放大机构，左侧和右侧一级放大机构有4倍的放大比，二级放大机构分别有1.5倍和4倍的放大比；当两组的非对称放大单元左侧压电陶瓷单独运动时，只有左侧放大机构和二级4倍放大机构工作，可以获得16倍的放大比；当两组的非对称放大单元右侧压电陶瓷单独运动时，只有右侧放大机构和二级1.5倍放大机构工作，可以获得6倍的放大比；当两组的非对称放大单元左侧压电陶瓷和右侧压电陶瓷同时运动时，左侧和右侧放大机构工作，二级4倍放大机构工作，可以获得64倍的放大比。
[0025]本专利技术的预紧装置的预紧螺母采用细牙螺纹，采用细牙螺纹防松防振效果好、可以精确微调预紧力，避免压电陶瓷在安装过程中的间隙所造成的运动误差和压电陶瓷的损坏。
[0026]本专利技术采用了柔性铰接的方式进行连接，各杆件之间的间隙和摩擦力较小，能降低误差,提高精度。
附图说明
[0027]图1为本专利技术中非对称放大单元部分一的结构示意图；
[0028]图2为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多压电陶瓷反对称式微位移放大机构，其特征在于，包括两组非对称放大单元，非对称式放大单元用于微位移的放大，每组非对称放大单元分别包括两级放大机构，第一级放大机构在输入端分为左、右输入端，每个输入端对应左、右放大机构，左、右放大机构通过柔性铰链分别与第二级放大机构串联，输入端通过柔性铰链、顶杆、推杆固定连接非对称放大单元，输出端通过柔性铰链固定连接非对称放大单元，输入端通过压电陶瓷给非对称放大单元输入微位移，输出端运动平台用于输出放大后的位移，压电陶瓷用预紧装置固定，两个相接处的基座反对称固定连接，运动平台通过柔性铰链与两个输出端固定连接。2.根据权利要求1多压电陶瓷反对称式微位移放大机构，其特征在于，非对称放大单元包括：基座、左侧输入杆、右侧输入杆、左侧输入端柔性铰链、右侧输入端柔性铰链、左侧固定端柔性铰链、右侧固定端柔性铰链、右侧输入杆上侧柔性铰链、左侧推杆、右侧推杆、左侧顶杆、右侧顶杆、过渡柔性铰链、输出杆、输出杆输入端柔性铰链、输出杆固定端柔性铰链、输出杆输出端柔性铰链、运动平台、工作台；基座呈“U”字型，左高右低，左侧输入杆通过左侧固定端柔性铰链固定连接在基座“U”型左侧上方，左侧固定端柔性铰链固定连接在左侧输入杆靠近左侧端部下方的位置，左侧输入端柔性铰链在左侧固定端柔性铰链内侧，右侧输入杆通过右侧固定端柔性铰链固定连接在基座“U”型右侧上方，右侧输入端柔性铰链固定连接在右侧输入杆靠近左...

【专利技术属性】
技术研发人员：张腾，张士军，孟繁勋，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：新型
国别省市：