【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压电精密驱动设备，具体涉及一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台。
技术介绍
1、随着精密制造领域的快速发展，要求平台大范围运动的同时，要求平台能够高精度定位。宏微运动平台被国内外学者重点研究并广泛应用于微电子制造、精密工程、光学工程等重要精密运动场合。传统直线电机单级驱动的运动平台虽然可以实现高速、大行程运动，但是平台在定位精度和伺服响应的带宽上有一定的局限性；同时，压电陶瓷虽然可以实现高响应带宽控制和高精度的定位性能，但是其运动范围通常被限制在微米级。现有的用于精密加工制造的宏微跨尺度运动平台多是基于电机和压电陶瓷的复合驱动，且微动系统大多只实现平面运动，限制了平台的应用范围，降低了系统的集成化水平，增加了平台的制造成本和体积，不利于输出效率的提升。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，具体技术方案如下：
2、一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，包括基座、运动台、支撑架、检测单元和压电驱动单元；
3、所述运动台包括输出平台、导向杆、操纵圆盘、球窝轴承和球窝轴承固定套环；
4、所述导向杆两端分别固定安装在输出平台和操纵圆盘中心，所述球窝轴承的内圈套装在导向杆上，所述球窝轴承的外圈嵌装在球窝轴承固定套环内，所述输出平台能够相对球窝轴承固定套环进行360°转动；
5、所述支撑架包括三组子支撑单元，每组子支撑单元由一个个横向支架和一个纵向支架组成，所述三组子支撑单元中的三个横向支架沿圆周方向呈1
6、所述纵向支架分别固定在基座三个对称分布的分支a上；所述横向支架与球窝轴承固定套环沿圆周方向固连；
7、所述输出平台边缘与支撑架通过偏置弹簧固连；所述偏置弹簧另一端固连在横向支架中心，且偏置弹簧呈预拉伸状态；
8、所述压电驱动单元包括压电陶瓷堆栈、导轨、滑块、驱动头、预紧弹簧、磁性组件和包围框架；
9、所述包围框架底面固定在基座上；
10、所述压电陶瓷堆栈一端固定在包围框架前壁，另一端与磁性组件中心固定；
11、所述预紧弹簧置于包围框架后壁与磁性组件之间，所述预紧弹簧、磁性组件与压电陶瓷堆栈的中心位于同一条水平轴线上；
12、所述滑块固定在包围框架的底面，所述驱动头固定于导轨前端，所述磁性组件紧贴在导轨上方，通过摩擦带动所述导轨运动；
13、所述压电陶瓷堆栈能够驱动磁性组件双向运动，并使磁性组件通过摩擦带动所述导轨实现双向运动；
14、所述检测单元包括3组导轨位移检测装置，每组检测装置包含一个激光位移传感器和一个测点装置，所述激光位移传感器固定在基座上，所述测点装置固定在导轨后端，每组导轨位移检测装置中的激光位移传感器和测点装置均安装在同一径向轴线上；通过检测所述压电驱动单元的直线输出计算三维平台的转动。
15、所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其优选方案为，所述基座呈辐射式结构，且经线方向的各个分支彼此呈60°对称分布。
16、所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其优选方案为，所述包围框架呈空心长方体形状，长方体上端开放，包围框架前壁和包围框架后臂分别开有凹槽；所述压电陶瓷堆栈一端固定在包围框架前壁，另一端与磁性组件中心固定。
17、所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其优选方案为，所述磁性组件由三片方形磁铁贴片磁吸在一起组成，方形磁铁贴片的面积大于压电陶瓷堆栈连接端端面面积。
18、所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其优选方案为，所述压电驱动单元共有三个，分别固定于彼此呈120°的基座分支b上，并联驱动操纵圆盘。
19、所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其优选方案为，所述驱动头主体为240°的圆弧和大曲率的内凹圆弧形成的柱状体。
20、有益效果
21、本专利技术在基座上设置三个基于压电陶瓷堆栈的驱动单元，每个驱动单元通过压电陶瓷堆栈、预紧弹簧、磁性组件和导轨滑块系统，实现粘滑运动，导轨输出端可以双向移动。三个压电驱动单元实现对平台的并联驱动，平台以球窝轴承为轴心实现空间运动。本技术方案中3个压电驱动单元的并联驱动，提高了输出平台的运动自由度；压电驱动单元的粘滑运动，具有双向可控性，提高了平台的宏微跨尺度运动能力；本专利技术的运动平台仅依赖压电陶瓷实现大行程输出和高精度定位，提高了系统的集成化水平和输出效率。本专利技术通过检测压电驱动单元中驱动头的输出位移，可以间接计算输出平台的转动角度，这种间接测量方式可以极大的减小与输出平台接触式传感器对平台运动性能的影响。
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1.一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其特征在于，包括基座(1)、运动台(2)、支撑架(3)、检测单元(4)和压电驱动单元(7)；
2.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其特征在于，所述基座(1)呈辐射式结构，且经线方向的各个分支彼此呈60°对称分布。
3.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其特征在于，所述包围框架(11)呈空心长方体形状，长方体上端开放，包围框架前壁(16)和包围框架后壁(17)分别开有凹槽；所述压电陶瓷堆栈(15)一端固定在包围框架前壁(16)，另一端与磁性组件(14)中心固定。
4.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其特征在于，所述磁性组件(14)由三片方形磁铁贴片磁吸在一起组成，方形磁铁贴片的面积大于压电陶瓷堆栈(15)连接端端面面积。
5.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其特征在于，所述压电驱动单元(7)共有三个，分别固定于彼此呈120°的基座(1)分支b(19)上，并联驱动操纵圆盘(20)。
6.根据权
...【技术特征摘要】
1.一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其特征在于，包括基座(1)、运动台(2)、支撑架(3)、检测单元(4)和压电驱动单元(7)；
2.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其特征在于，所述基座(1)呈辐射式结构，且经线方向的各个分支彼此呈60°对称分布。
3.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷并联驱动的三维平台，其特征在于，所述包围框架(11)呈空心长方体形状，长方体上端开放，包围框架前壁(16)和包围框架后壁(17)分别开有凹槽；所述压电陶瓷堆栈(15)一端固定在包围框架前壁(16)，另一端与磁性组件(14...
【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，刘书勇，周金金，郝丽娜，郭云哲，刘猛，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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