采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置，属于微位移技术领域，该装置包括：紧定螺钉、核心机构、电致伸缩器件；所述核心机构由输出环、无间隙轴向移动结构、两个微步进旋转部件、六个柔性铰链杆及C环连接而成，采用线切割加工，整体为一个零件，不存在焊接。本发明专利技术以电致伸缩器件作为驱动元件，输入轴向微位移，可实现微转角输出；该装置结构简单经济、精度高；适用于精密机械与精密仪器行业。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种旋转驱动装置，更具体的说，涉及一种用于精密机械与精密仪器行业的采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置，属于机电
技术介绍
微位移技术是精密机械与精密仪器的关键技术之一，近年来随着微电子技术、宇航、生物工程等学科的发展而迅速地发展起来。微位移机电系统在微电子工程、计量科学与技术、精密工程、扫描探测显微镜、超精密加工、光学元件制造、生物医学工程、纳米科学与技术等领域有广泛的应用。微步进旋转驱动器是微位移机电系统的关键部件之一，其驱动原理及定位技术的水平左右着整个微位移机电系统的特征和性能，因此直接影响到微电子技术等高精度技术的发展。微位移驱动器及其实现方案的研究已成为世界微型机械领域竞 相研究的重点课题。压电、电致伸缩器件具有结构紧凑、体积小、分辨率高及控制简单等优点，同时它没有发热问题，故在精密机械中得到了广泛应用。因而，利用压电、电致伸缩器件及高精度的机构组合构成新型驱动器是当前微型、精密驱动的研究重点。目前输出直线微位移的技术已经很成熟，输出微转角的微位移机构却很少。近年来，国内外高校和科研机构纷纷研制出性能优良的微位移驱动机构；尽管有相关的理论和设想，但是能够实现大行程，高精度的旋转的微旋转机构却寥寥无几；目前已有的大行程微旋转驱动器结构复杂，价格高昂同时精度难以保证。传统的输出微转角的微位移机构输出端与核心机构有径向间隙，会造成输出的微转角精度不高，甚至输出端不转动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单经济的采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置，将输入的轴向微位移转换成微转角输出，实现微转角双向旋转驱动。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置，其结构特点在于该旋转装置包括紧定螺钉、核心机构、电致伸缩器件；所述核心机构由两个输出环、两个无间隙轴向移动结构、两个圆环形带内螺纹的微步进旋转部件、六个柔性铰链杆及C环连接而成，所述输出环与微步进旋转部件之间通过无间隙轴向移动结构连接并存有轴向间隙，所述无间隙轴向移动结构由两组平行的柔性铰链杆组成；所述两组平行的柔性铰链杆呈垂直于输出环轴向设置，其一端连接在输出环上，另一端连接在微步进旋转部件凸台上；所述的两个微步进旋转部件通过柔性铰链杆连接在C环的轴向两端；所述的六个柔性铰链杆对称分布在C环两边；其中所述输出环、C环均可被径向锁住，且输出环被轴向固定；所述电致伸缩器件两端通过紧定螺钉分别与设置在C环两端的微步进旋转部件固定连接，所述电致伸缩器件与C环不接触。本专利技术结构特点还在于所述核心机构是由一整体采用线切割加工而成，所述核心机构材质为弹簧钢。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在I、本专利技术采用体积小、无机械摩擦、灵敏度高的柔性铰链核心机构结构设计，可实现驱动器微型化，同时具有输出灵敏度高的特点。2、本专利技术整体采用对称结构设计，同时电致伸缩器件与输出轴同心，因而可实现高精度的双输出。3、本专利技术可根据需要通过核心机构将电致伸缩器件的轴向微位移转换、输出顺时针或者逆时针微转角。 4、本专利技术结构简单经济、误差小、输出精准。5、本专利技术采用的无间隙轴向移动结构有效地解决了之前的径向间隙问题，从而大大提高了输出的微转角的精度。附图说明图I为本专利技术装置结构三维剖视图。图2为本专利技术核心机构的三维剖视图。图3为采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置外形图。 图4为微步进旋转部件结构图。图5是图4的A-A剖视图。如附图所示，本专利技术机构主要包括紧定螺钉I、核心结构2、电致伸缩器件3、输出环4、无间隙轴向移动结构5、两个微步进旋转部件6、六个柔性铰链杆7及C环8。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的技术方案做进一步描述。本专利技术结构如附图所示，主要由紧定螺钉I、核心机构2、电致伸缩器件3组成。其中核心机构2由一整体弹簧钢采用线切割加工而成，包括输出环4、无间隙轴向移动结构5、两个微步进旋转部件6、六个柔性铰链杆7及C环8，输出环4与微步进旋转部件6之间通过无间隙轴向移动结构5连接并存有轴向间隙，无间隙轴向移动结构5由两组平行的柔性铰链杆组成；柔性铰链杆呈垂直于输出环轴向设置，其一端连接在输出环上，另一端连接在微步进旋转部件凸台上；两个微步进旋转部件6通过柔性铰链杆连接在C环8的轴向两端；该柔性铰链杆左右各三个，沿C环周向均匀分布。具体实施时，每个铰链杆都与C环的母线成一夹角。其中所述输出环4、C环8均可被径向锁住，且输出环4被轴向固定；电致伸缩器件3两端通过紧定螺钉I分别与设置在C环两端的微步进旋转部件4固定连接(紧定螺钉I与电致伸缩器件3端部内螺纹连接，与输出环外螺纹连接)，相对运动；电致伸缩器件3与C环8不接触。若锁住输出环4，微步进旋转部件6径向锁住；由于输出环4和微步进旋转部件6之间存在轴向间隙，微步进旋转部件6可以沿轴向微小移动。电致伸缩器件3为驱动元件，电致伸缩器件3输入轴向微位移时，通过柔性铰链杆7的铰链的弯曲变形和微步进旋转部件6、C环8的定向旋转，可通过输出环4输出线性关系的微转角。本专利技术通过改变C环8及输出环4的锁定顺序可通过输出轴输出顺时针或者逆时针微转角。具体工作过程如下需要输出顺时针微转角时(1)系统处于初始状态，输出环4是被轴向固定的；(2)锁住C环8，电致伸缩器件3通电后伸长，由于轴向拉力作用，微步进旋转部件6产生相对轴向位移，同时微步进旋转部件6受到柔性铰链杆7的扭转力作用顺时针转过一个角度，两端输出环4同步输出顺时针(如图2旋转方向)微转角；(3)锁住输出环4，则微步进旋转部件6径向锁住，此时由于输出环4和微步进旋转部件6之间存在轴向间隙，微步进旋转部件4可以通过无间隙轴向移动结构沿轴向微小移动，松开C环8，电致伸缩器件3断电回复到原长度，两个微步进旋转部件6之间的距离缩短，C环8在柔性铰链杆7的驱动下旋转到与微步进旋转部件6原来的相对位置；(4)重复(2) (3)的控制过程，微步进旋转部件6带动输出环4顺时针连续旋转，实现微转角输出。·需要输出逆时针微转角时(1)系统处于初始状态，输出环4是被轴向固定的；(2)锁住输出环4，则微步进旋转部件6径向锁住，电致伸缩器件5通电后伸长，此时由于输出环4和微步进旋转部件6间存在轴向间隙，微步进旋转部件6可以通过无间隙轴向移动结构沿轴向微小移动，由于轴向拉力作用，微步进旋转部件6产生相对轴向位移，同时C环8逆时针转过一个角度；(3)锁住C环8，松开输出环4，电致伸缩器件3断电回复到原长度，微步进旋转部件6之间的距离缩短，同时微步进旋转部件6在柔性铰链杆7的驱动下逆时针转过一个角度回到与C环8原来的相对位置，从而实现输出环4逆时针微转角输出；(4)重复(2) (3)的控制过程，微步进旋转部件4带动输出环4逆时针连续旋转，实现微转角输出。权利要求1.采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置，其特征在于该旋转装置包括紧定螺钉(I)、核心机构(2)、电致伸缩器件(3)； 所述核心机构(2)由两个输出环(4)、两个无间隙轴向移动结构(5)、两个圆环形带内螺纹的微步进旋转部件(6)、六个柔性铰链杆(7)及C环(8)连接而成，所述输出环(4)与微步进旋转部件(6)之间通过无间隙轴向移动结构(5)连接并存有轴向间隙，所述无间隙轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置，其特征在于：该旋转装置包括紧定螺钉（1）、核心机构（2）、电致伸缩器件（3）；所述核心机构（2）由两个输出环（4）、两个无间隙轴向移动结构（5）、两个圆环形带内螺纹的微步进旋转部件（6）、六个柔性铰链杆（7）及C环（8）连接而成，所述输出环（4）与微步进旋转部件（6）之间通过无间隙轴向移动结构（5）连接并存有轴向间隙，所述无间隙轴向移动结构（5）由两组平行的柔性铰链杆组成；所述两组平行的柔性铰链杆呈垂直于输出环轴向设置，其一端连接在输出环上，另一端连接在微步进旋转部件凸台上；所述的两个微步进旋转部件（6）通过柔性铰链杆连接在C环（8）的轴向两端；所述的六个柔性铰链杆对称分布在C环两边；其中所述输出环（4）、C环（8）均可被径向锁住，且输出环（4）被轴向固定；所述电致伸缩器件（3）两端通过紧定螺钉（1）分别与设置在C环两端的微步进旋转部件（4）固定连接，所述电致伸缩器件（3）与C环（8）不接触。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈健，饶树林，张海岩，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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