本发明专利技术涉及一种可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台。该驱动平台主要由定子、转子、钳位块、平移台、升降台和基座组成。定子通过连接块与平移台连接，平移台通过螺钉与升降台的顶板相连。为实现机械调速，并自行设计了一个简易型升降台，该升降台固定在基座上。转子通过滚动轴承由两端的轴承座支撑，轴承座与基座相连。钳位块通过螺钉固定在基座上。本发明专利技术能够实现大行程精密旋转，并且可以在较大范围内对驱动平台的转速进行调节，具有结构紧凑，运动分辨率高，行程大等优点，在精密驱动领域将有重要的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台，可应用在精密加工技术及装备、力学性能测试、精密光学、微机电系统以及航空航天等领域。
技术介绍
近年来精密定位机构在诸多应用领域需求量日益增加，如精密加工、微机电系统、 光学工程等。这些应用要求定位机构具有分辨率高及运动行程大，且要求结构简单、紧凑。 传统的驱动器一般采用电机带动滚珠丝杠实现定位或者驱动，存在结构尺寸大、精度低等缺点。此外，高精密的滚珠丝杠的加工困难也限制了其应用。压电元件作为一种智能型材料，具有响应迅速，输出力大，位移分辨率高及结构紧凑等优点。国内外研究人员利用压电元件研发了多种精密定位机构，其大部分基于尺蠖运动原理或惯性冲击原理实现精密直线运动或旋转运动。有一些驱动器输出稳定、精度高，但行程小，仅有几十微米，限制了其应用范围；有一些驱动器能够实现整圆周的旋转运动，但转速较慢，无法实现机械调速，并且结构复杂，整体刚度较差。因此，设计一种精度高，行程大，可以在较大范围内进行机械调速的旋转驱动器很有必要。
技术实现思路
为了解决上述问题与不足，本专利技术提供一种可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台，使之具有较高的稳定性和精度，可实现整圆周的旋转运动，并且能够在较大范围内对驱动平台的转速进行调节。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现，结合附图说明如下一种可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台，主要由定子20、转子1、钳位块 5、平移台19、升降台和基座7组成，所述定子20包括前后布置的钳位单元沈和驱动单元 21两部分。定子20通过连接块31与平移台19连接，平移台19通过螺钉与升降台的顶板 15相连，升降台和钳位块5通过螺钉固定在基座7上，转子1通过精密微型滚动轴承3和轴承座2支撑在基座7的前部，并由钳位单元沈和钳位块5夹持。本专利技术的积极效果是借助于平移台19能够对定子20的横向位置进行精密调整， 以保证定子20的钳位单元沈工作时，不会对转子1产生轴向力的作用，增强了驱动平台的稳定性；借助于升降台能够对定子20竖直方向的位置进行精密调节，实现较大范围的调速，并可以测试不同的夹持半径下，驱动平台的精度、分辨率、稳定性等技术指标，其中夹持半径定义为钳位单元26与转子1接触面的中心到转子1轴线的距离。基于柔性机构的结构特点，设计出一种集钳位单元26和驱动单元21为一体的整体式结构，该结构能够同时完成对转子1的夹紧和驱动；为保证转子1动力的输出，并行设计了一个独立的钳位块5。驱动平台以步进方式旋转，结构简单，能够实现高频运动，并可以在较大范围进行调速。附图说明附图1可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台结构示意图附图2可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台俯视图附图3可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台仰视图附图4可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台侧视图附图5可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台局部爆炸图附图6简易升降台的爆炸中1.转子2.轴承座3.精密微型滚动轴承4.轴承座固定螺钉5.钳位块 6.压电叠堆III 7.基座11.底板12.薄板固定螺钉13.底座14.薄板I 15.顶板 18.纵向分厘卡18'.横向分厘卡19.平移台19'.工作台20.定子21.驱动单元 22.压电叠堆I 23.定子固定螺钉25.压电叠堆II 26.钳位单元29.连接块固定螺钉 31.连接块32.平移台固定螺钉34.顶板固定螺钉36.上楔形块40.薄板II 42.侧板 II 43.侧板固定螺钉47.下楔形块48.侧板I 49.钳位块固定螺钉50.升降台固定螺钉具体实施例方式现结合附图所示进一步说明本专利技术的具体内容及其工作方式。参见附图1、2、3、4、5、6，本专利技术所述的可机械调速的超精密压电步进旋转驱动平台，主要由定子20、转子1、钳位块5、平移台19、升降台和基座7组成，所述定子20包括前后布置的钳位单元26和驱动单元21两部分。定子20通过连接块31与平移台19连接，平移台19通过螺钉与升降台的顶板15相连，升降台和钳位块5通过螺钉固定在基座7上，转子1通过精密微型滚动轴承3和轴承座2支撑在基座7的前部，并由钳位单元沈和钳位块 5夹持。参阅图1、2，轴承座2通过轴承座固定螺钉4与基座7固定连接，轴承座2内安装有精密微型滚动轴承3，用以支撑转子1使其能够绕轴线转动。定子20通过定子固定螺钉 23固定在连接块31上，其中定子20由钳位单元沈和驱动单元21组成，且压电叠堆I 22 和压电叠堆II 25分别安装在这两个单元结构之中。连接块31通过连接块固定螺钉四与平移台19相连，平移台19通过平移台固定螺钉32与升降台的顶板15固定连接。到此，通过调节升降台的高度能够对定子20竖直方向的位置进行精密调整。升降台通过升降台固定螺钉50固定在基座7上，防止升降台由于外界的振动或负载发生移动。钳位块5通过钳位块固定螺钉49安装基座7槽内的侧壁上，且压电叠堆II16装于其中。所述驱动单元21、钳位单元沈和钳位块5内分别装有驱动元件压电叠堆I 22、压电叠堆II 25和压电叠堆II16，分别通过对每个压电叠堆的电压时序进行控制，控制驱动单元21、钳位单元沈和钳位块5运动。所述钳位单元沈通过压电叠堆II 25带电伸长柔性铰链变形夹紧转子1，再由驱动单元21上的压电叠堆I 22带电伸长柔性铰链变形驱动转子1旋转一个微角度，转子1 相邻两次转动的间歇时间段动力输出是由钳位块5上的压电叠堆III6带电伸长柔性铰链变形夹紧转子1保持。所述转子1由圆轴和固定在圆轴上的大直径薄圆盘组成。所述定子20横向位置由平移台19调节，使转子1的中部圆盘位于钳位单元沈的中部，平移台19主要由工作台19'、底座13和横向分厘卡18'组成，横向分厘卡18'固定在工作台19'上，工作台19'在底座13上直线滑动，横向分厘卡18'的前端与底座13接触，并且底座13固定在升降台的顶板15上，拧动横向分厘卡18'的螺旋部分，根据相对运动的原理，工作台19'将沿直线滑动，并带动定子20移动。所述升降台主要由顶板15、薄板I 14、薄板1140、上楔形块36、下楔形块47、底板 11、侧板I 48、侧板1142和纵向分厘卡18组成，下楔形块47与上楔形块36的斜面接触配合，上楔形块36的侧面加工有竖直方向通槽，与侧板1142上的竖直导轨滑动配合，下楔形块47底面加工有纵向通槽，与底板11上的纵向导轨滑动配合，侧板I 48和侧板1142与底板11之间、顶板15与上楔形块36的顶面之间、薄板I 14和薄板1140与侧板I 48和侧板 1142之间分别通过侧板固定螺钉43、顶板固定螺钉34、薄板固定螺钉12相连，纵向分厘卡 18过盈配合固定在侧板I 48的内孔中，纵向分厘卡18的前端与下楔形块47接触，通过拧动分厘卡18的螺旋部分推动下楔形块47纵向运动。驱动平台的动力由转子1输出，具体工作过程如下驱动平台整体装配完之后，由于装配误差和零件的加工误差，转子1中部的圆盘不能确保位于钳位单元26钳位口中央，这容易影响驱动平台工作的稳定性。因此需要利用平移台19对定子20的横向位置进行精密调节，以保证转子1的圆盘与钳位单元沈的对称性。平移台19主要由工作台19'、底座13和横向分厘卡18'组成，横向分厘卡18'固定本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏伟，傅璐，任露泉，刘长胜，赵波，曲涵，李建平，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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