一种三自由度压电驱动平台制造技术

本发明专利技术公开一种三自由度压电驱动平台，包括底座、长梁、至少两个压电定子、上导轨、中导轨和下导轨；下导轨设于底座上，中导轨可横向滑动地设于下导轨的上方，上导轨则可纵向滑动地设于中导轨的上方；长梁固定于底座的上方，压电定子的顶端与长梁固定，底端与上导轨的顶面接触；所述压电定子包括长螺栓、上压块、四个弯振压电陶瓷片、两个分半式电极片、三个电极片、两个纵振压电陶瓷片和下压块，长螺栓仅与第一、二、三电极片的穿孔处接触，使上压块、下压块与地接通，其余各分半式电极片、压电陶瓷片的穿孔处均不与长螺栓接触。此种驱动平台可提高平台定位精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于压电机械
，涉及一种驱动定位装置，特别涉及一种三自由度压电驱动平台。
技术介绍
目前，应用于各个领域的驱动定位装置，主要是传统的机械式传动，不可避免存在间隙，定位精度低，很难达到“亚纳米”级。而压电驱动平台利用压电材料的逆压电效应，定子的纵向振动和弯曲振动这两种振动模态在空间上相差g，如果这两种振动在时间上也相差,就可以叠加成定子末端的椭圆微幅振动，靠定子和动子的相互摩擦产生位移。定子微幅振动可以使导轨产生微小位移，从而提高平台定位精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，是针对前述
技术介绍
中的缺陷和不足，提供一种三自由度压电驱动平台，其可提高平台定位精度。本专利技术为解决以上技术问题，所采用的技术方案是一种三自由度压电驱动平台，包括底座、长梁、至少两个压电定子、上导轨、中导轨和下导轨；下导轨设于底座上，中导轨可横向滑动地设于下导轨的上方，上导轨则可纵向滑动地设于中导轨的上方；长梁固定于底座的上方，压电定子的顶端与长梁固定，底端与上导轨的顶面接触；所述压电定子包括一根长螺栓、一个上压块、第一、二、三、四弯振压电陶瓷片、第一、二分半式电极片、第一、二、三电极片、第一、二纵振压电陶瓷片和一个下压块，长螺栓从上到下依次穿接上压块、第一弯振压电陶瓷片、第一分半式电极片、第二弯振压电陶瓷片、 第一电极片、第三弯振压电陶瓷片、第二分半式电极片、第四弯振压电陶瓷片、第二电极片、 第一纵振压电陶瓷片、第三电极片、第二纵振压电陶瓷片和下压块，且长螺栓仅与第一、二、 三电极片的穿孔处接触，使上压块、下压块与地接通，其余各分半式电极片、压电陶瓷片的穿孔处均不与长螺栓接触；第一、二弯振压电陶瓷片作为一组压电陶瓷片，第三、四弯振压电陶瓷片作为一组压电陶瓷片，第一、二纵振压电陶瓷片作为一组压电陶瓷片，其中一组用于激励振子的纵向振动，另外两组分别用于激励振子相互垂直方位的弯曲振动；当纵向振动和一组弯曲振动模态相叠加实现一个面内质点的椭圆运动，而纵向振动和另一组弯曲振动模态相叠加实现另一个面内质点的椭圆运动。上述驱动平台还包括两个侧墙，所述两个侧墙的一端分别固定于底座的两个短边，另一端分别与长梁的两个端部固定。上述侧墙呈倒T型，底座的两个短边侧面对称方位上分别开设至少两个螺纹孔， 侧墙的底部则对应前述螺纹孔开设通孔；所述侧墙的顶端凹设有凹槽，并另设横贯该凹槽的透孔；长梁的两个端部分别对应侧墙的凹槽形成凸垣，且该凸垣上对应透孔也形成透孔。上述长梁的中部具有方形结构，其底面向内凹设有方槽，所述方槽的数目与压电定子的数目相同，且均勻分布于方形结构上，各方槽内分别设有一个螺纹孔；一螺钉由上而下穿过长梁上的螺纹孔，一弹簧套置在该螺钉的外周，再将垫块穿套前述螺钉并置于方槽内，所述螺钉的端部并与长螺栓锁固，从而对压电定子进行柔性固定。上述下导轨的顶面开设横向导轨，中导轨的底面对应形成凹槽，从而实现下导轨与中导轨的横向相对滑动。上述中导轨的顶面开设纵向凸轨，上导轨的底面对应形成凹槽，从而实现中导轨与上导轨的纵向相对滑动。采用上述方案后，本专利技术中的定子部分利用一组纵振压电陶瓷片分别和两组交错 90度的弯曲振动压电陶瓷片进行模态叠加，分别实现两个垂直面内质点的椭圆运动。定子和导轨接触时，产生摩擦，驱动导轨的直线运动，两个面内质点分别的椭圆运动可以实现导轨的两自由度直线运动。当至少有两个相同的定子同时工作时，平行面内相同旋转方向质点的椭圆运动可实现导轨的直线运动，协调几个不同定子质点的椭圆运动可实现导轨的旋转运动。当至少两个定子相互协调工作，实现导轨的X轴和Y轴方向的直线运动和绕中心轴的旋转运动。定子微幅振动可以使动子导轨微小位移，从而提高平台定位精度。附图说明图1是本专利技术的立体结构图2是本专利技术的局部结构补充示意图； 图3是本专利技术中侧墙的结构示意图； 图4是本专利技术中上导轨的结构示意图； 图5是本专利技术中压电定子的结构分解示意图； 图6是本专利技术中中导轨的结构示意图； 图7是本专利技术中下导轨的结构示意图； 图8是本专利技术中底座的结构示意图； 图9是本专利技术中长梁的结构示意图10是本专利技术中激励压电定子末端质点产生的平行于)(Z平面的椭圆运动轨迹示意图11是本专利技术中激励压电定子末端质点产生的平行于^平面的椭圆运动轨迹示意图12 (a) - (c)是本专利技术中压电定子的旋转示意图。权利要求1.一种三自由度压电驱动平台，其特征在于包括底座、长梁、至少两个压电定子、上导轨、中导轨和下导轨；下导轨设于底座上，中导轨可横向滑动地设于下导轨的上方，上导轨则可纵向滑动地设于中导轨的上方；长梁固定于底座的上方，压电定子的顶端与长梁固定，底端与上导轨的顶面接触；所述压电定子包括一根长螺栓、一个上压块、第一、二、三、四弯振压电陶瓷片、第一、二分半式电极片、第一、二、三电极片、第一、二纵振压电陶瓷片和一个下压块，长螺栓从上到下依次穿接上压块、第一弯振压电陶瓷片、第一分半式电极片、第二弯振压电陶瓷片、第一电极片、第三弯振压电陶瓷片、第二分半式电极片、第四弯振压电陶瓷片、第二电极片、第一纵振压电陶瓷片、第三电极片、第二纵振压电陶瓷片和下压块，且长螺栓仅与第一、二、三电极片的穿孔处接触，使上压块、下压块与地接通，其余各分半式电极片、压电陶瓷片的穿孔处均不与长螺栓接触；第一、二弯振压电陶瓷片作为一组压电陶瓷片，第三、四弯振压电陶瓷片作为一组压电陶瓷片，第一、二纵振压电陶瓷片作为一组压电陶瓷片，其中一组用于激励振子的纵向振动，另外两组分别用于激励振子相互垂直方位的弯曲振动；当纵向振动和一组弯曲振动模态相叠加实现一个面内质点的椭圆运动，而纵向振动和另一组弯曲振动模态相叠加实现另一个面内质点的椭圆运动。2.如权利要求1所述的一种三自由度压电驱动平台，其特征在于所述驱动平台还包括两个侧墙，所述两个侧墙的一端分别固定于底座的两个短边，另一端分别与长梁的两个端部固定。3.如权利要求2所述的一种三自由度压电驱动平台，其特征在于所述侧墙呈倒T型， 底座的两个短边侧面对称方位上分别开设至少两个螺纹孔，侧墙的底部则对应前述螺纹孔开设通孔；所述侧墙的顶端凹设有凹槽，并另设横贯该凹槽的透孔；长梁的两个端部分别对应侧墙的凹槽形成凸垣，且该凸垣上对应透孔也形成透孔。4.如权利要求1所述的一种三自由度压电驱动平台，其特征在于所述长梁的中部具有方形结构，其底面向内凹设有方槽，所述方槽的数目与压电定子的数目相同，且均勻分布于方形结构上，各方槽内分别设有一个螺纹孔；一螺钉由上而下穿过长梁上的螺纹孔，一弹簧套置在该螺钉的外周，再将垫块穿套前述螺钉并置于方槽内，所述螺钉的端部并与长螺栓锁固，从而对压电定子进行柔性固定。5.如权利要求1所述的一种三自由度压电驱动平台，其特征在于所述下导轨的顶面开设横向导轨，中导轨的底面对应形成凹槽，从而实现下导轨与中导轨的横向相对滑动。6.如权利要求1所述的一种三自由度压电驱动平台，其特征在于所述中导轨的顶面开设纵向凸轨，上导轨的底面对应形成凹槽，从而实现中导轨与上导轨的纵向相对滑动。全文摘要本专利技术公开一种三自由度压电驱动平台，包括底座、长梁、至少两个压电定子、上导轨、中导轨和下导轨；下导轨设于底座上，中导轨可横向滑动地设于下导轨的上方，上导轨则可纵向滑动地设于中导轨的上方；长梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种三自由度压电驱动平台，其特征在于：包括底座、长梁、至少两个压电定子、上导轨、中导轨和下导轨；下导轨设于底座上，中导轨可横向滑动地设于下导轨的上方，上导轨则可纵向滑动地设于中导轨的上方；长梁固定于底座的上方，压电定子的顶端与长梁固定，底端与上导轨的顶面接触；所述压电定子包括一根长螺栓、一个上压块、第一、二、三、四弯振压电陶瓷片、第一、二分半式电极片、第一、二、三电极片、第一、二纵振压电陶瓷片和一个下压块，长螺栓从上到下依次穿接上压块、第一弯振压电陶瓷片、第一分半式电极片、第二弯振压电陶瓷片、第一电极片、第三弯振压电陶瓷片、第二分半式电极片、第四弯振压电陶瓷片、第二电极片、第一纵振压电陶瓷片、第三电极片、第二纵振压电陶瓷片和下压块，且长螺栓仅与第一、二、三电极片的穿孔处接触，使上压块、下压块与地接通，其余各分半式电极片、压电陶瓷片的穿孔处均不与长螺栓接触；第一、二弯振压电陶瓷片作为一组压电陶瓷片，第三、四弯振压电陶瓷片作为一组压电陶瓷片，第一、二纵振压电陶瓷片作为一组压电陶瓷片，其中一组用于激励振子的纵向振动，另外两组分别用于激励振子相互垂直方位的弯曲振动；当纵向振动和一组弯曲振动模态相叠加实现一个面内质点的椭圆运动，而纵向振动和另一组弯曲振动模态相叠加实现另一个面内质点的椭圆运动。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金家楣，吴飞，陈小建，泮振锋，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84