本发明专利技术涉及一种具有大伸长量的刚性直簧移相器，包括主底板、侧边锁紧装置、PZT固定装置和PZT元件，侧边锁紧装置位于主底板的两侧，PZT固定装置位于主底板的中间下方，并与PZT元件直接接触，两者成前后关系，其特征在于：其中主底板由弹簧结构、正向沉孔、反向沉孔以及位于中心位置的空腔组成；移相器通过正向沉孔固定在使用平台上，并通过反向沉孔与被移动器件固定，PZT元件通过PZT固定装置固定在空腔内；该移相器仅使用单PZT，以及结构简单的移相器机械装置（两组刚性直弹簧）就可实现准确、高灵敏度的大行程移相。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于几何量计量技术，涉及一种具有大伸长量刚性直簧结构的高精度移相器。
技术介绍
目前微位移驱动元件的种类很多，如机电驱动类、电磁驱动类等。与其他微位移结构相比，压电式移相器因其结构简单、体积小、位移分辨率高(纳米级)、响应快、抗强电磁干扰等诸多优点，在光学、微电子技术、高精度定位、精密加工、激光通讯等各个领域中都有较为广泛的应用。但有时科学实验和生产中需要较大的(几十微米以上级)、精确的且可控的行程量，此时传统的压电式移相器的结构往往不能同时满足上述诸多要求，朱煜曾在《由三个压电陶瓷堆组成的干涉仪移相器的校正与标定》(《光学学报》，Vol. 21，No. 4，2001)中提出一种由三个PZT在同一圆环上共同推动被移动装置的移相器，并在载重超过10千克的情况下以卧式斐索干涉仪做了实际测试，其精度，行程量均符合设计要求，达到了同类移相器中的较高水平。然而，该移相器结构复杂，非线性校正困难，驱动电路同步性设计复杂，使其在应用领域上受到了诸多限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有大行程量，精度高，结构简单(使用两组刚性直弹簧结构)且易于校正调试的移相器，移相器采用压电陶瓷堆(PZT)推动。 实现本专利技术目的的技术解决方案为包括主底板、侧边锁紧装置、PZT固定装置和PZT元件，侧边锁紧装置位于主底板的两侧，PZT固定装置位于主底板的中间下方，并与PZT元件直接接触，两者成前后关系，其特征在于其中主底板由弹簧结构、正向沉孔、反向沉孔以及位于中心位置的空腔组成；移相器通过正向沉孔固定在使用平台上，并通过反向沉孔与被移动器件固定，PZT元件通过PZT固定装置固定在空腔内；该移相器仅使用单PZT，力传递装置为两组直弹簧结构。本专利技术与现有技术相比，其显著优点仅使用单PZT，以及结构简单的移相器机械装置就可实现准确、高灵敏度的大行程移相，其原因之一是，本专利技术的弹簧结构采用刚性应力直弹簧结构，且被移动装置不与PZT元件的中轴线共轴，避免了直接挤压可能造成的偏移，同时弹簧结构较大的长宽比使得大行程量得以实现；其原因之二是，本专利技术采用钢珠作为和PZT元件以及和主底板中间部分侧边的直接接触，使得即使有微小偏移发生，位移依旧能沿轴向进行；其原因之三是，本专利技术的主要机械部分(即主底板)是由整块金属加工而成，避免了分成多块拼接时因公差而产生的偏移和倾斜。附图说明图I是本专利技术的整体结构示意图。图2是本专利技术的主底板结构示意图。图3是本专利技术的侧边锁紧装置的示意图。图4 (a)、(b)、(C)、(d)是本专利技术的PZT锁紧装置分解示意图；图4 (a)是PZT固定板的示意图；图4 (b)是PZT套筒的示意图；图4 (c)是PZT锁紧螺丝的示意图；图4 (d)是PZT固定板锁紧螺丝的示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1、2、3、4，本专利技术的移相器是一种具有大伸长量的刚性直簧移相器，由主底板I、侧边锁紧装置2、PZT固定装置3、PZT元件4(市购，类型较多，图中并未标出)组成。侧边锁紧装置2位于主底板的两侧，PZT固定装置位于主底板I的中间下方，并与PZT元件4直接接触，两者成前后关系。主底板I由弹簧结构1_1、4个完全相同的正向沉孔1-2、4个完全相同的反向沉孔1-3以及位于中心位置的空腔1-4组成；侧边锁紧装置2由侧边主 板2-1、4颗完全相同的止螺2-2 (每颗止螺均配有钢珠一颗)以及4颗完全相同的侧边锁紧螺丝2-3组成；PZT固定装置3由PZT固定板3-1、PZT套筒3_2、PZT锁紧螺丝3_3以及两颗完全相同的PZT固定板锁紧螺丝3-4组成。移相器通过4个完全相同的正向沉孔1-2固定在使用平台上，通过4个完全相同的反向沉孔1-3与被移动器件固定，PZT元件4通过PZT固定装置3固定在空腔1-4内，弹簧结构1-1为力传递装置。结合图1、2，所述的移相器结构简单，仅使用单PZT，移相器的机械装置为左右对称结构，对称中心为空腔1-4的中轴线，并与PZT元件4的中轴线重合，空腔1-4的大小及形状由PZT元件4的尺寸决定，空腔内直接与PZT元件4接触的面加工平整，保证PZT元件4伸长方向正确。结合图2，所述的移相器的主底板I材料为铜或钢，尺寸可根据实际应用进行调整，弹簧结构1-1分为上下两部分，这两部分将主底板I分成上中下三个部分，主底板的上下两个部分由侧边锁紧装置2通过侧边锁紧螺丝2-3固定在一起，并通过正向沉孔1-2固定在整个移相器的使用平台上，正向沉孔1-2公差小于0. 1mm，主底板I中间部分直接与PZT元件4接触，为可动部分。结合图2、3，所述的弹簧结构1-1分为上下两部分，每一部分由一条长镂空结构和两条短镂空结构组成，弹簧结构1-1的上下两部分共同构成刚性应力直弹簧，弹簧结构1-1本身不具有位移放大作用，即直接和被移动装置接触的反向沉孔1-3的轴向(与空腔1-4中轴线同向)位移和PZT元件4的轴向位移之间的比值为I :1，微调弹簧结构1-1的参数(即弹簧结构1-1的外形尺寸)，可使对PZT元件4加同样偏压产生的位移量不同，所以根据对位移量的要求不同，可适当改变镂空结构的尺寸参数。结合图1、2、3、4，所述的移相器为保证位移的精确性和方向的正确性特作如下处理其一，PZT锁紧螺丝3-3以钢珠作为连接与PZT元件4直接接触，避免PZT锁紧螺丝3_3在锁紧过程中的倾斜等因素造成PZT元件4发生位移偏移；其二，侧边锁紧装置2与主底板I的中间部分(主底板I上由弹簧结构1-1分成上中下三部分)的侧边之间留有空隙，空隙大小为0. 8^1. 2mm，保证主底板I的中间部分的侧边不与侧边锁紧装置2接触；其三，上述侧边做光滑处理，粗糙度控制在0. 2 (GB/T3505-2000)以内，且在止螺2_2与主底板I中间部分侧边之间放置钢珠，即便在移相过程中产生细小偏移，也能靠钢珠及止螺2-2的应力将细小偏移纠正过来。结合图1、4，所述的PZT固定板3-1、PZT套筒3-2、PZT锁紧螺丝3-3以及两颗完全相同的PZT固定板锁紧螺丝3-4共同组成PZT锁紧装置3，PZT固定板3_1的左右两孔3-1-2上开有螺纹，由PZT固定板锁紧螺丝3-4紧固到主底板I上，上述固定板中间大孔3-1-1也开有螺纹，可供PZT锁紧螺丝3-3将PZT元件4紧固在空腔1_4中，PZT套筒3_2与大孔3-1-1对应位置上开有同样大小的通孔3-2-1，上述固定板中间螺孔3-1-1和边上螺孔3-1-2之间分别开有两个直径2_的小孔3-1-3，PZT套筒3-2侧边与小孔3_1_3对应位置上开有近似大小的凹槽3-2-2，再配合空腔1-4侧面开出的台阶槽，三者结合方便引导出PZT元件4的加电控制导线。结合图3、4，所述PZT锁紧螺丝3-3为止螺形式，且将止螺2-2及PZT锁紧螺丝3_3与钢珠的连接处加工成内圆锥结构，锥角为90°，便于钢珠的固定和受力。实施例I :本专利技术的具有大伸长量的刚性直簧移相器，使用的PZT元件4为圆柱体，长50mm，直径14臟，移相器的主底板I材料为铜，表皮发黑，长度为208mm、宽度为90mm、 高度为24mm，即弹簧结构1-1的宽2mm，长镂空结构长180mm，短镂空结构长79mm，结构间距离为2mm，整个移相器装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有大伸长量的刚性直簧移相器，包括主底板[1]、侧边锁紧装置[2]、PZT固定装置[3]和PZT元件[4]，侧边锁紧装置[2]位于主底板的两侧，PZT固定装置位于主底板[1]的中间下方，并与PZT元件[4]直接接触，两者成前后关系，其特征在于：其中主底板[1]由弹簧结构[1？1]、正向沉孔[1？2]、反向沉孔[1？3]以及位于中心位置的空腔[1？4]组成；移相器通过正向沉孔[1？2]固定在使用平台上，并通过反向沉孔[1？3]与被移动器件固定，PZT元件[4]通过PZT固定装置[3]固定在空腔[1？4]内；该移相器仅使用单PZT，力传递装置是两组刚性直弹簧结构[1？1]。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高志山，袁群，朱波，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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