超精密驱动系统技术方案

本发明专利技术涉及精密驱动器技术领域，提供了一种超精密驱动系统，包括自适应抽吸单元、执行单元、通断单元以及控制单元，自适应抽吸单元具有负压驱动机构及布置在负压驱动机构内部的储液空间；执行单元具有执行端及容纳腔体，容纳腔体分别通过第一流道、第二流道连接储液空间；通断单元配置在第一流道以及第二流道上并能够实现执行端的往复运动，控制单元能够控制通断单元运动并能够使得执行端的第二位移等于位移指令或者处于位移指令的范围内。本发明专利技术通过稳定的负压驱动实现驱动控制过程中无误差累积，可实现连续超精密驱动控制，整体驱动系统紧凑，体积小，无噪音。无噪音。无噪音。

【技术实现步骤摘要】
超精密驱动系统


[0001]本专利技术涉及精密驱动器
，具体地，涉及一种超精密驱动系统。

技术介绍

[0002]现有的采用机敏材料的精密驱动器，一般为在机敏材料的外部设置电磁驱动装置，通过对电磁驱动装置通电产生磁场使机敏材料进行形变，进而影响输出杆的输出位移形成精密位移驱动器，上述现有的精密位移驱动器，由于通过电磁驱动装置产生的磁场影响机敏材料变形，则机敏材料必然要求设置于电磁驱动装置通电所产生的磁路内；电磁驱动装置通电后会产生热量，机敏材料在热量的作用下将具有一定的热膨胀，而对于精密位移驱动器来说，微量的异变都将使驱动产生误差，无法真正满足现代企业对精密驱动的要求。因此，传统驱动过程中伴随着能量的在线实时同步输入与转化，驱动过程中输入能量波动引起的干扰对行器末端的精度产生不可忽略的影响，因此如何消除外部干扰，使驱动更加精密是当前要解决的问题。
[0003]专利文献CN109889084A公开了一种超精密五自由度压电运动平台及其激励方法，进给调姿装置由动子(1)、驱动单元(2)、螺母(3)、丝杠(4)以及基座(5)组成其中驱动单元(2)为主要驱动元件，用以产生弯曲变形和扭转变形并通过驱动足或丝杠螺母驱动动子的三自由度旋转运动和单自由度直线运动，但该设计仍然存在驱动不够精密、噪音大的缺陷

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种超精密驱动系统。
[0005]根据本专利技术提供的一种超精密驱动系统，包括：
[0006]自适应抽吸单元，具有负压驱动机构以及布置在所述负压驱动机构内部的储液空间；
[0007]执行单元，具有执行端以及容纳腔体，所述容纳腔体分别通过第一流道、第二流道连接所述储液空间；
[0008]通断单元，配置在第一流道以及第二流道上并能够使得第一流道和第二流道处于打开状态或者切断状态，其中，在第一流道处于打开状态、第二流道处于切断状态时，在所述负压驱动机构的驱使下所述储液空间中的流体通过第一流道进入到所述容纳腔体中进而使所述执行端朝第一方向运动；在第一流道处于切断状态、第二流道处于打开状态时，在所述负压驱动机构的驱使下所述容纳腔体中的流体通过第二流道进入到所述储液空间中进而使所述执行端朝第二方向运动，第一方向与第二方向的方向相反；
[0009]控制单元，控制所述通断单元运动第一位移进而调整第一流道或第二流道的孔隙，通过所述第一位移以及预设的流道参数、储液空间参数获得所述执行端运动的第二位移，其中，所述控制单元通过第二位移与位移指令比对后修正所述第一位移直至输出的所述第二位移等于位移指令或者处于所述位移指令的范围内。
[0010]优选地，所述负压驱动机构包括第一负压驱动器以及第二负压驱动器；
[0011]所述第一负压驱动器包括第一壳体、第一转轴以及第一转动体，所述第一转动体通过第一转轴可转动的安装在第一壳体的内部并在第一转动体的两侧形成第一负压空间以及第一流体空间；
[0012]所述第二负压驱动器包括第二壳体、第二转轴以及第二转动体，所述第二转动体通过第二转轴可转动的安装在第二壳体的内部并在第二转动体的两侧形成第二负压空间以及第二流体空间；
[0013]在第一流道处于打开状态、第二流道处于切断状态时，外界大气压的作用下第一转动体朝向第一负压空间变小的方向转动进而使得第一流体空间变小，流体通过第一流道进入到所述容纳腔体中进而使所述执行端朝第一方向运动；在第一流道处于切断状态、第二流道处于打开状态时，外界大气压的作用下驱使执行端朝第二方向运动使得容纳腔体中的流体通过第二流道流入第二流体空间中进而驱使第二负压空间变小。
[0014]优选地，所述第一流体空间和第二流体空间共同组成储液空间，所述第二负压空间和第二流体空间通过安装有单向阀的第三流道相连；
[0015]当第一流道和第二流道均关闭时，外力驱使所述第一转动体绕第一转轴转动使得第一流体空间体积变大时，第二流体空间中流体通过所述第三流道经单向阀被抽入到所述第一流体空间中使得所述第二负压空间体积变大。
[0016]优选地，所述通断单元包括分别安装在第一流道、第二流道上的两个通断执行器；所述通断执行器包括第三壳体以及布置在所述第三壳体内部并将所述第三壳体内部分割为第一腔体、第二腔体的隔离膜片；
[0017]所述第二腔体的外部包裹有柔性阀膜，柔性阀膜的底端为可形变端，所述第一腔体的内部设置有上下运动机构，所述上下运动机构的顶端固定安装在第三壳体上，上下运动机构的底端通过所述隔离膜片连接柔性阀膜的顶端。
[0018]优选地，所述上下运动机构包括依次相连的压电材料和磁致伸缩材料，当上下运动机构通电后磁致伸缩材料自身形变伸长使得所述隔离膜片朝向所述柔性阀膜的顶端运动挤压柔性阀膜进而使得可形变端向外凸出从而能够使所述第一流道或第二流道变小或切断并通过所述压电材料自身电信号的变化获得所述可形变端的位移。
[0019]优选地，所述上下运动机构采用音圈电机或形状记忆合金。
[0020]优选地，所述隔离膜片的一侧或两侧设置有垫片，其中，所述垫片正对所述上下运动机构且面积大于与所述垫片接触的上下运动机构的端部；
[0021]所述柔性阀膜为弹性材料制成的膜结构。
[0022]优选地，靠近所述隔离膜片一侧的第二腔体的面积大于所述可形变端的面积使得隔离膜片的运动位移小于可形变端的运动位移。
[0023]优选地，所述第三壳体内部具有控制流体流动的流体通道，所述第一流道和第二流道均连接所述流体通道并通过所述可形变端控制所述流体通道通断实现对第一流道和第二流道通断的控制。
[0024]优选地，所述通断执行器还包括激励线圈、磁轭以及预压螺钉；
[0025]所述激励线圈沿所述磁致伸缩材料的周向布置，所述磁轭布置在所述激励线圈的外部；
[0026]所述预压螺钉安装在所述第三壳体上并能够调节上下运动机构上下方向所在的
位置。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0028]1、本专利技术通过稳定的负压驱动结合上下驱动机构实现驱动控制过程中无通常步进方式运动的单步误差累积，可实现连续超精密驱动控制，整体驱动系统紧凑，体积小，无噪音。
[0029]2、本专利技术驱动系统可控制正负双向位移，不仅可以释放液体还可以抽吸液体，实用性强。
[0030]3、本专利技术驱动系统具有自传感功能，驱动传感一体，相比现有技术结构更简单。
[0031]4、本专利技术基于负压储能，在初始状态调整完毕及能量注入后，驱动过程中不用实时加电，依靠外界大气即可实现真空驱动，无噪声。
[0032]5.本专利技术容易实现输出运动精确控制，大气压恒定，因此横截面积确定的情况下具有驱动力恒定的优势，其他的能量如电能等都不恒定，驱动的精度更高。
[0033]6、本专利技术中的上下驱动机构可采用电磁驱动与压电材料、磁致伸缩材料配合的结构、音圈电机、形状记忆合金、凸轮等驱动的结构，能够根据实际的应用场景和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超精密驱动系统，其特征在于，包括：自适应抽吸单元(1)，具有负压驱动机构以及布置在所述负压驱动机构内部的储液空间；执行单元(2)，具有执行端(21)以及容纳腔体(22)，所述容纳腔体(22)分别通过第一流道(101)、第二流道(102)连接所述储液空间；通断单元(3)，配置在第一流道(101)以及第二流道(102)上并能够使得第一流道(101)和第二流道(102)处于打开状态或者切断状态，其中，在第一流道(101)处于打开状态、第二流道(102)处于切断状态时，在所述负压驱动机构的驱使下所述储液空间中的流体通过第一流道(101)进入到所述容纳腔体(22)中进而使所述执行端朝第一方向运动；在第一流道(101)处于切断状态、第二流道(102)处于打开状态时，在所述负压驱动机构的驱使下所述容纳腔体(22)中的流体通过第二流道(102)进入到所述储液空间中进而使所述执行端朝第二方向运动，第一方向与第二方向的方向相反；控制单元，能够控制所述通断单元(3)运动第一位移进而调整第一流道(101)或第二流道(102)的孔隙，通过所述第一位移以及预设的流道参数、储液空间参数获得所述执行端(21)运动的第二位移，其中，所述控制单元通过第二位移与位移指令比对后修正所述第一位移直至输出的所述第二位移等于位移指令或者处于所述位移指令的范围内。2.根据权利要求1所述的超精密驱动系统，其特征在于，所述负压驱动机构包括第一负压驱动器以及第二负压驱动器；所述第一负压驱动器包括第一壳体(11)、第一转轴(12)以及第一转动体(13)，所述第一转动体(13)通过第一转轴(12)可转动的安装在第一壳体(11)的内部并在第一转动体(13)的两侧形成第一负压空间(111)以及第一流体空间(112)；所述第二负压驱动器包括第二壳体(14)、第二转轴(15)以及第二转动体(16)，所述第二转动体(16)通过第二转轴(15)可转动的安装在第二壳体(14)的内部并在第二转动体(16)的两侧形成第二负压空间(141)以及第二流体空间(142)；在第一流道(101)处于打开状态、第二流道(102)处于切断状态时，外界大气压的作用下第一转动体(13)朝向第一负压空间(111)变小的方向转动进而使得第一流体空间(112)变小，流体通过第一流道(101)进入到所述容纳腔体(22)中进而使所述执行端朝第一方向运动；在第一流道(101)处于切断状态、第二流道(102)处于打开状态时，外界大气压的作用下驱使执行端朝第二方向运动使得容纳腔体(22)中的流体通过第二流道(102)流入第二流体空间(142)中进而驱使第二负压空间(141)变小。3.根据权利要求2所述的超精密驱动系统，其特征在于，所述第一流体空间(112)和第二流体空间(142)共同组成储液空间，所述第一流体空间(112)和第二流体空间(142)通过安装有单向阀(1031)的第三流道(103)相连；当第一流道(101)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌堂，张亚辉，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：