一种螺旋型紧凑位移放大装置，它涉及一种使用微驱动器的微位移放大机构。它的主要结构包括安装微驱动器的固定底座，微驱动器连接器，多级杠杆机构以及位移输出机构。多级杠杆机构布置在固定底座的多层安装面上，整个杠杆机构呈现螺旋状上升结构。该位移放大装置解决了现有的微位移放大机构存在的体积庞大，刚度差的问题，其具有结构紧凑，放大倍数高，稳定可靠等优点，特别适用在对机构体积要求严格的精密机械和微纳米驱动技术领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种位移放大装置，特别是一种根据杠杆原理的位移放大装置，结合柔性放大或者铰链机构而设计的一种紧凑螺旋型位移放大装置。
技术介绍
超磁致伸缩、压电陶瓷等微驱动器能在极短的时间内快速响应，精度高，输出力大，因此它们在精密工程、精细工程和纳米
有广泛的应用。微型机器人、精密机械手、集成电路及超导元件等精细加工的工作台都离不开微驱动装置设备。但是在现阶段，磁致伸缩等微驱动器的输出位移较小，仅能达到纳米或者微米级另IJ，通常采用高放大倍数的位移放大机构方可输出需要的位移量。但一般的位移放大机构为了增大放大倍数，需要增加杠杆的长度，或者增加杠杆级数，从而导致体积庞大，偏离了 利用微驱动器装置小型化的初衷，限制了微驱动器装置在精密小巧的仪器设备或可便携精密设备上的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现存问题，提供一种螺旋型紧凑设计位移放大装置，能充分利用微驱动器周围的空间，具有放大倍数高，整体结构小型化的优点。为了实现上述目的，本专利技术装置的主要结构包括微驱动器、微驱动器连接器、固定底座、第一级杠杆机构、第二级杠杆机构、第三级杠杆机构以及位移输出机构。三级杠杆机构紧凑的安装在固定底座的三层安装面上，整个杠杆系统呈螺旋状分布，能极大的节省机构空间。微驱动器安装在固定底座中，通过微驱动连接器连接第一级杠杆机构的位移输入端。经过三级杠杆机构的放大，第三级杠杆机构的输出直接驱动位移输出机构运动。通过实践证明，当整个装置的直径为微驱动器的3倍，高度为微驱动器的I. 2倍时，放大倍数可以达到150多倍，拥有小型紧凑、放大倍数高的优点。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图I本专利技术的多级杠杆机构原理2A本专利技术的多级杠杆机构示意2B本专利技术的多级杠杆机构示意俯视3A本专利技术初始状态时位移输出机构连接示意3B本专利技术伸长状态时位移输出机构连接不意4A本专利技术初始状态时微驱动器安装剖面示意4B本专利技术伸长状态时微驱动器安装剖面示意5A杠杆机构拟用的刚性铰链杠杆结构示意5B杠杆机构拟用的柔性放大杠杆结构示意图图6A本专利技术装置初始状态时三维设计总6B本专利技术装置伸长状态时三维设计总中I.第一级杠杆机构2.第二级杠杆机构3.第三级杠杆机构4.固定底座5.微驱动器6.微驱动器连接机构7.位移输出机构8.铰链结构9.柔性放大杆结构。具体实施例方式如图I所示为本专利技术装置的原理图。本专利技术装置利用三级杠杠机构，输入端为C处，位移输出端为D处，根据杠杆原理，在不考虑弹性变形和铰链的影响下，其理论的放大倍数为λ = (alXa2Xa3)/(blXb2Xb3)，同理，还可以扩展到更多级，用于提高放大倍数。本专利技术的具体实现的结构示意图如图2A所示，三级杠杆机构呈螺旋状安装在固定底座 的三个安装面上，每一级的位移输出端是下一级的位移输入端。第一级杠杆机构I与微驱动器连接器6相接触，第三级杠杆机构3输出位移。多级杠杆机构呈现螺旋状上升结构，如图2B所示。为了提高可靠性，本专利技术可以采用多组三级杠杆机构并行安装。第三级杠杆机构3与位移输出机构7相接触输出位移。如图3A所示为本专利技术初始状态时位移输出机构的连接示意图。位移输出机构7与固定底座4通过多个导杆相连接，在初始状态时，位移输出机构7与固定底座4以及微驱动连接机构6都是相接触的，可以增加系统强度，防止变形。如图3B所示，在微驱动器4工作时，通过多级杠杆机构，位移输出机构7升高输出位移，固定底座4中导杆连接保证了位移输出的可靠性。此外，导杆可以加装阻尼装置或者弹性装置，以防止重力对整个机构安装位置的影响，如图4A所示为初始状态时微驱动器安装剖面示意图，微驱动器5安装在固定底座4中心孔位，微驱动器连接机构6下端与固定底座4接触，上端与位移输出机构7相接触。微驱动连接机构6伸出部分的个数与每一级的杠杆个数对应，该伸出部分的圆顶球面与每一个第一级杠杆机构I连接，作为整个杠杆机构的位移输入端。如图4B所示，当微驱动器5工作时，带动微驱动连接机构6伸长极小的长度，而位移输出机构7放大倍数能达到150余倍。如图5A所示，杠杆机构可采用铰链结构；也可如图5B所示，采用柔性放大杆的结构。多级杠杆机构的位移输出端均为圆顶球面，可以保证整个系统运行的平稳可靠。铰链下端与固定底座4的连接可采用定位结构，如多边形安装面、键结构等，以防止放大过程中铰链下端与固定底座4之间产生不必要的左右摆动。如图6A所示为本专利技术专利的三维设计图，一种螺旋型紧凑位移放大装置由第一级杠杆机构I、第二级杠杆机构2、第三级杠杆机构3、固定底座4、微驱动器5、微驱动器连接机构6组成。固定底座4的中心区域安装微驱动器5和微驱动器连接机构6，固定底座4的外缘有上中下三层杠杆机构的安装面，每一层各安装三个或更多杠杆，共构成三级或多级杠杆机构。这样，多组三级杠杆机构螺旋状的安装在固定底座上，形成稳定的并行螺旋机构。微驱动器连接机构7与第一级杠杆机构I相接触，作为整个杠杆系统的位移输入端，第三级杠杆机构3与位移输出机构7相接触，直接驱动位移输出机构7，作为整个系统的位移输出端。如图6B所示，当微驱动器5处于工作状态，当长度增加10微米时，而位移输出机构伸长了约I. 6毫米，放大倍数达到了 150多倍。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种螺旋型紧凑位移放大装置，其特征在于，包括微驱动器、微驱动器连接器、固定底座、多级杠杆放大机构以及位移输出机构。所述的微驱动器下端安装在固定底座中，上端与微驱动器连接器配合输出微小位移。该微驱动器连接器与多级杠杆机构相接触，通过多级杠杆机构的放大，连接位移输出机构输出可使用的位移。
【技术特征摘要】
1.一种螺旋型紧凑位移放大装置，其特征在于，包括微驱动器、微驱动器连接器、固定底座、多级杠杆放大机构以及位移输出机构。所述的微驱动器下端安装在固定底座中，上端与微驱动器连接器配合输出微小位移。该微驱动器连接器与多级杠杆机构相接触，通过多级杠杆机构的放大，连接位移输出机构输出可使用的位移。2.根据权利要求I所述的一种螺旋型紧凑位移放大装置，其特征在于，所述的微驱动器采用超磁致伸缩、压电陶瓷、静电、记忆合金制成或者采用其他的微驱动结构。3.根据权利要求I所述的一种螺旋型紧凑位移放大装置，其特征在于，所述的多级杠杆机构安装在固定底座的多层安装面上，每一级杠杆机构的位移输出是下一级杠杆机构的位移输入，整体结构呈现螺旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓华，张翼，段小刚，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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