本发明专利技术公开了柔顺平行四连杆放大机构式压电粘滑直线平台，包括基座和动平台，以及两者间的导轨；基座上的驱动单元包括第一基准臂、第三柔顺圆弧铰链、第三连杆、第二连杆、第一连杆和第二柔顺圆弧铰链；第三连杆上设有预顶在第二动轨上的第二驱动足；驱动单元还包括压电驱动装置，压电驱动装置的输出端与第一连杆之间设有第一柔顺圆弧铰链，第一连杆位于压电驱动装置和第二连杆之间。整个柔顺位移放大机构具有增粘减滑作用，能显著提高平台负载能力和工作带宽，并减小回程位移；在满足第二驱动足有效行程的条件下，尽可能缩小了驱动执行器的尺寸，解决驱动执行器带宽与平台单步位移的矛盾问题，能显著提高平台的运动速度。能显著提高平台的运动速度。能显著提高平台的运动速度。
【技术实现步骤摘要】
柔顺平行四连杆放大机构式压电粘滑直线平台
[0001]本专利技术属于纳米定位
，涉及大行程、高分辨率精密位移驱动器，特别涉及一种柔顺平行四连杆放大机构式压电粘滑直线平台。
技术介绍
[0002]压电粘滑直线平台是一种既能实现毫米及厘米级大行程、又能实现纳米级高分辨率的精密位移驱动装置。它基于压电材料的逆压电效应，压电执行器在非对称锯齿波电压作用下的不对称振动所造成的动平台与驱动单元间动静摩擦力之差，将压电执行器的微小位移不断累加，从而形成连续的大行程位移。相对于电磁式直线平台，压电粘滑直线平台具有无磁场、易于控制、不存在端部效应及推力波动等优点；相对于尺蠖驱动式、超声谐振式等压电直线平台，具有易于微型化、驱动控制简单、快速运动时可忽略压电执行器迟滞非线性的影响等优点。因此，在需要微型化、轻量化、无磁场干扰的微纳操作
，如精密光学工程、超精密加工与测量、微机械加工、生物医学、航空航天等，压电粘滑直线平台展现出独特优势。但目前的压电粘滑直线平台还存在以下不足：1)平台整体结构复杂、体积较大；2)动平台和驱动单元的装配及调节过程复杂；3)动平台与驱动单元之间的静摩擦力不易精密调节；4)动平台与驱动单元之间处于滑动状态时存在驱动单元对动平台的位移回带，导致平台速度慢、运动稳定性差。
技术实现思路
[0003]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，而提供结构布局合理、动平台和驱动单元装配及调节简单、动平台与驱动单元间静摩擦力易于在线精密调节、动平台的位移回带少、运动速度快、稳定性好、定位精度高的柔顺平行四连杆放大机构式压电粘滑直线平台。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：柔顺平行四连杆放大机构式压电粘滑直线平台，包括基座和设置在基座上方的动平台，基座上固定有互相平行的第一定轨和第二定轨，动平台上固定设有互相平行的第一动轨和第二动轨，第一动轨与第一定轨导向匹配，第二动轨与第二定轨导向匹配；基座设有驱动单元，驱动单元包括与第一定轨平行的第一基准臂，第一基准臂在朝向第二动轨的一侧设有顺次连接的第三柔顺圆弧铰链、第三连杆、第二连杆、第一连杆和第二柔顺圆弧铰链，第二柔顺圆弧铰链和第三柔顺圆弧铰链分别连于第一基准臂；第三连杆上设有预顶在第二动轨上的第二驱动足；驱动单元还包括压电驱动装置，压电驱动装置的输出端与第一连杆之间设有第一柔顺圆弧铰链，第一连杆位于压电驱动装置和第二连杆之间。
[0005]为优化上述技术方案，采取的措施还包括：
第一连杆上设有预顶在第二动轨上的第一驱动足。由第一刚性块、第一柔顺圆弧铰链、第一连杆和第二柔顺圆弧铰链所构成的柔顺平行四连杆导向机构，使第一驱动足和第二驱动足贴在第二动轨表面上运动，能显著提高平台稳定能力。
[0006]在优选的方案中，第一连杆和第二连杆向压电驱动装置方向倾斜设置。
[0007]在优选的方案中，驱动单元还包括位于第一基准臂与第二动轨之间的第二基准臂；压电驱动装置包括连接在第一柔顺圆弧铰链上的第一刚性块，连接第一刚性块和第一基准臂的第一柔性薄板，连接第一刚性块和第二基准臂的第二柔性薄板，顶在第一刚性块上的驱动执行器，顶在驱动执行器端部的摩擦力调节执行器。摩擦力调节执行器采用压电执行器，用于在线精密调节动平台与驱动单元间静摩擦力，以实现在不同负载下动平台快速驱动，扩大平台的调速范围。驱动执行器采用压电执行器，为平台提供动力源。
[0008]在优选的方案中，基座包括容纳驱动单元的第一容纳槽，基座的侧方设有顶压在驱动单元上的固定螺钉。
[0009]在优选的方案中，第一容纳槽内还设有楔块，楔块位于第一基准臂与第一动轨之间，第一基准臂在朝向楔块的一侧设有供楔块滑动的斜面，基座的侧面设有顶在楔块大头端的调节螺钉，调节螺钉用以推动楔块沿着斜面滑动。调节螺钉用于调节楔块的轴向位移，以预粗调动平台与驱动单元间静摩擦力。
[0010]在优选的方案中，楔块设有平面，平面正对第一动轨，并且平面平行于第一动轨。
[0011]在优选的方案中，第一柔性薄板和第二柔性薄板的数量分别为2个。由第一柔性薄板和第二柔性薄板组成的柔顺平行导向机构使第一刚性体只沿着驱动执行器轴向运动，避免驱动执行器和摩擦力调节执行器承受侧向负载，提高其使用寿命。
[0012]在优选的方案中，驱动单元还包括容纳驱动执行器和摩擦力调节执行器的第二容纳槽，第二容纳槽能确保驱动执行器和摩擦力调节执行器执行严格的轴向伸缩运动。
[0013]在优选的方案中，驱动单元的第一基准臂、第二基准臂、第三柔顺圆弧铰链、第三连杆、第二驱动足、第二连杆、第一连杆、第一驱动足、第二柔顺圆弧铰链、第一柔顺圆弧铰链、第一柔性薄板、第一刚性块和第二柔性薄板为一体化结构。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的柔顺平行四连杆放大机构式压电粘滑直线平台，包括基座和设置在基座上方的动平台，基座上固定有互相平行的第一定轨和第二定轨，动平台上固定设有互相平行的第一动轨和第二动轨，第一动轨与第一定轨导向匹配，第二动轨与第二定轨导向匹配；基座设有驱动单元，驱动单元包括与第一定轨平行的第一基准臂，第一基准臂在朝向第二动轨的一侧设有顺次连接的第三柔顺圆弧铰链、第三连杆、第二连杆、第一连杆和第二柔顺圆弧铰链，第二柔顺圆弧铰链和第三柔顺圆弧铰链分别连于第一基准臂；第三连杆上设有预顶在第二动轨上的第二驱动足；驱动单元还包括压电驱动装置，压电驱动装置的输出端与第一连杆之间设有第一柔顺圆弧铰链，第一连杆位于压电驱动装置和第二连杆之间。
[0015]由第三柔顺圆弧铰链、第三连杆、第二连杆、第一连杆和第二柔顺圆弧铰链所构成的柔顺位移放大机构具有增粘减滑作用，能显著提高平台负载能力和工作带宽，并减小回程位移；在满足第二驱动足有效行程的条件下，尽可能缩小了驱动执行器的尺寸，解决驱动执行器带宽与平台单步位移的矛盾问题，能显著提高平台的运动速度。
[0016]综上所述，本专利技术的优点是：
1)平台整体结构简单、紧凑；2)驱动单元的第一基准臂、第二基准臂、第三柔顺圆弧铰链、第三连杆、第二驱动足、第二连杆、第一连杆、第一驱动足、第二柔顺圆弧铰链、第一柔顺圆弧铰链、第一柔性薄板、第一刚性块和第二柔性薄板为一体化结构，避免了装配及调节过程；3)动平台与驱动单元之间的静摩擦力具有粗调和精调两种方式，同时还能在线精密调节；4)平台采用的柔顺平行四连杆放大机构，具有增粘减滑作用，即粘滞阶段增大驱动力，滑动阶段减小位移回带，能显著提高平台运动速度，增大驱动力及调速范围；5)平台具有2个驱动组的双点驱动，能显著提高平台运动稳定性。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的立体结构示意图；图2是图1的分解示意图；图3是图2中去除动平台后的结构示意图；图4是图3的分解示意图；图5是驱动单元的分解示意图；图6是驱动单元的内部结构示意图；图7是工作状态示意图；图8是本专利技术驱动电压的时序图。
具体实施方式
[0018]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。
[0019]图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.柔顺平行四连杆放大机构式压电粘滑直线平台，包括基座(2)和设置在基座(2)上方的动平台(1)，其特征在于，所述的基座(2)上固定有互相平行的第一定轨(31)和第二定轨(34)，所述的动平台(1)上固定设有互相平行的第一动轨(32)和第二动轨(33)，所述的第一动轨(32)与第一定轨(31)导向匹配，所述的第二动轨(33)与第二定轨(34)导向匹配；所述的基座(2)设有驱动单元(5)，所述的驱动单元(5)包括与第一定轨(31)平行的第一基准臂(51)，所述的第一基准臂(51)在朝向第二动轨(33)的一侧设有顺次连接的第三柔顺圆弧铰链(53)、第三连杆(54)、第二连杆(55)、第一连杆(56)和第二柔顺圆弧铰链(57)，所述的第二柔顺圆弧铰链(57)和第三柔顺圆弧铰链(53)分别连于所述的第一基准臂(51)；所述的第三连杆(54)上设有预顶在第二动轨(33)上的第二驱动足(541)；所述的驱动单元(5)还包括压电驱动装置(6)，所述的压电驱动装置(6)的输出端与所述的第一连杆(56)之间设有第一柔顺圆弧铰链(58)，所述的第一连杆(56)位于压电驱动装置(6)和第二连杆(55)之间。2.根据权利要求1所述的柔顺平行四连杆放大机构式压电粘滑直线平台，其特征在于，所述的第一连杆(56)上设有预顶在第二动轨(33)上的第一驱动足(561)。3.根据权利要求2所述的柔顺平行四连杆放大机构式压电粘滑直线平台，其特征在于，所述的第一连杆(56)和第二连杆(55)向所述的压电驱动装置(6)方向倾斜设置。4.根据权利要求3所述的柔顺平行四连杆放大机构式压电粘滑直线平台，其特征在于，所述的驱动单元(5)还包括位于第一基准臂(51)与第二动轨(33)之间的第二基...
【专利技术属性】
技术研发人员：任志胜，崔玉国，杨依领，娄军强，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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