CN102922309A - 基于形状记忆材料粗动驱动器的精密微动平台 - Google Patents

基于形状记忆材料粗动驱动器的精密微动平台 Download PDF

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Abstract

基于形状记忆材料粗动驱动器的精密微动平台属于微动平台技术；在底座上从下至上依次安装Y向粗动平台底座、X向粗动平台底座、X向粗动平台、XY二维微动平台底座、Y向微动平台和载物台，所述的Y向微动平台通过Y向微动柔性铰链机构安装在X向微动平台内，X向微动平台通过X向微动柔性铰链机构安装在XY二维微动平台底座内；由X向和Y向压电微动驱动器驱动；X向粗动平台与X向粗动平台底座通过X向粗动滑道相配合，由X向和Y向形状记忆材料粗动驱动器驱动；本平台结构简单紧凑，易于控制，定位精度高，应用前景广泛。

Description

基于形状记忆材料粗动驱动器的精密微动平台
技术领域
本发明创造属于微动平台技术，主要涉及一种基于形状记忆材料驱动的精密微动平台。
背景技术
精密位移技术在近代尖端工业生产和科学研究领域占有极其重要的地位，广泛应用于微量进给、光纤对接和精密、超精密加工等要求精细操作的领域。精密位移依靠驱动器驱动精密微动平台运动来实现，微动平台的微动驱动多采用压电驱动器，压电驱动器是近几年发展起来的新型微位移器件，它以体积小、驱动力大、分辨率高、易于控制和输出位移小等优点作为驱动元件在精密机械当中得到了广泛的应用。但是，目前微动平台的粗动驱动多采用传统的机械传动装置，结构复杂，控制过程繁琐，且定位精度低。
发明内容
本发明创造的目的就是针对上述现有精密微动平台在粗动和微动驱动技术存在的问题，设计提供一种基于形状记忆材料粗动驱动器的精密微动平台，通过采用压电驱动器为微动驱动器，采用形状记忆材料驱动器为粗动驱动器的结构，达到兼顾大行程和微位移驱动的目的。
本发明创造的目的是这样实现的：载物台通过载物台安装螺栓固装在Y向微动平台上端面上，所述的Y向微动平台通过四个Y向微动柔性铰链机构安装在X向微动平台的内部；Y向压电微动驱动器安装在X向微动平台的驱动槽内，且其两端分别与Y向微动平台和X向微动平台接触配合；X向微动平台通过四个X向微动柔性铰链机构安装在XY二维微动平台底座内部，X向压电微动驱动器安装在XY二维微动平台底座的驱动槽内，且其两端分别与X向微动平台和XY二维微动平台底座接触配合；XY二维微动平台底座通过XY二维微动平台安装螺栓固装在X向粗动平台上端面上；X向粗动平台与X向粗动平台底座通过X向粗动滑道相配合；X向形状记忆材料粗动驱动器的两端部通过连接件分别安装在X向粗动平台和X向粗动平台底座的槽内，X向粗动平台底座通过X向粗动平台底座安装螺栓固装在Y向粗动平台上端面上，Y向粗动平台与Y向粗动平台底座通过Y向粗动滑道相配合；Y向形状记忆材料粗驱动器的两端通过连接件分别安装在Y向粗动平台和Y向粗动平台底座的槽内；Y向粗动平台底座安装螺栓将Y向粗动平台底座固装在底座上端面上，至此构成基于形状记忆材料粗动驱动器的精密微动平台。
本发明创造利用形状记忆材料具有的形状记忆特性，当形状记忆材料被加热到它的转变温度时就会展现出形状记忆效应，输出位移大。若形状记忆材料的二端被约束，在温度激励下会产生很大的回复力，可用于驱动物体运动，将形状记忆材料应用于微动平台的粗动驱动器设计，可简化驱动系统结构，降低控制过程的复杂性，具有结构简单紧凑、易于控制、定位精度高的特点，在工程中具有更广泛的应用前景。
附图说明
图1是基于形状记忆材料粗动驱动器的精密微动平台总体安装结构示意图；
图2是压电驱动器微动平台装配结构示意图；
图3是形状记忆材料粗动驱动器粗动平台装配结构示意图。
图中件号说明：
1、底座、2、Y向粗动平台底座、3、Y向粗动平台、4、X向形状记忆材料粗动驱动器、5、XY二维微动平台安装螺栓、6、X向压电微动驱动器、7、X向微动平台、8、Y向粗动滑道、9、Y向微动柔性铰链机构、10、载物台安装螺栓、11、Y向微动平台、12、XY二维微动平台底座、13、X向粗动滑道、14、X向粗动平台底座安装螺栓、15、Y向粗动平台底座安装螺栓、16、X向粗动平台底座、17、X向粗动平台、18、Y向形状记忆材料粗动驱动器、19、Y向压电微动驱动器、20、X向微动柔性铰链机构、21、载物台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造实施方案进行详细描述。一种基于形状记忆材料粗动驱动器的精密微动平台，载物台21通过载物台安装螺栓10固装在Y向微动平台11上端面上，所述的Y向微动平台11通过四个Y向微动柔性铰链机构9安装在X向微动平台7的内部；Y向压电微动驱动器19安装在X向微动平台7的驱动槽内，且其两端分别与Y向微动平台11和X向微动平台7接触配合；X向微动平台7通过四个X向微动柔性铰链机构20安装在XY二维微动平台底座12内部，X向压电微动驱动器6安装在XY二维微动平台底座12的驱动槽内，且其两端分别与X向微动平台7和XY二维微动平台底座12接触配合；XY二维微动平台底座12通过XY二维微动平台安装螺栓5固装在X向粗动平台17上端面上；X向粗动平台17与X向粗动平台底座16通过X向粗动滑道13相配合；X向形状记忆材料粗动驱动器4的两端部通过连接件分别安装在X向粗动平台17和X向粗动平台底座16的槽内，X向粗动平台底座16通过X向粗动平台底座安装螺栓14固装在Y向粗动平台3上端面上，Y向粗动平台3与Y向粗动平台底座2通过Y向粗动滑道8相配合；Y向形状记忆材料粗驱动器18的两端通过连接件分别安装在Y向粗动平台3和Y向粗动平台底座2的槽内；Y向粗动平台底座安装螺栓15将Y向粗动平台底座2固装在底座1上端面上。
本发明创造实现微动平台X向微动驱动的过程：X向压电微动驱动器6通电产生伸长运动，驱动Y向微动柔性铰链机构9发生弯曲变形，推动X向微动平台7及安装在其内部的Y向微动平台11产生X向微动，实现微动平台X向微动。保持对X向压电微动驱动器6通电，X向微动平台7相对XY二维微动平台底座12静止不动。X向压电微动驱动器6断电回缩，Y向微动柔性铰链机构9由于弹性回复作用回弹到初始位置，带动X向微动平台7及安装在其内部的Y向微动平台11回到初始位置。
本发明创造实现微动平台Y向微动驱动的过程：Y向压电微动驱动器19通电产生伸长运动，驱动X向微动柔性铰链机构20发生弯曲变形，推动Y向微动平台11产生Y向微动，实现微动平台Y向微动。保持对Y向微动驱动器19通电，Y向微动平台11相对XY二维微动平台底座12静止不动。Y向压电微动驱动器19断电回缩，X向微动柔性铰链机构20由于弹性回复作用回弹到初始位置，带动Y向微动平台11回到初始位置。
本发明创造实现微动平台X向粗动驱动的过程：对X向形状记忆材料粗动驱动器4弯曲部分内置的形状记忆合金丝网通电加热，使弯曲部分的温度达到形状记忆聚合物复合材料转变温度，形状记忆聚合物复合材料的形状记忆效应驱动X向形状记忆材料粗动驱动器4展开，驱动X向粗动平台17沿着X向粗动平台底座16上的X向粗动滑道13滑动，实现了X向粗动驱动。停止对X向形状记忆材料粗动驱动器4通电加热，X向粗动平台17相对X向粗动平台底座16静止不动。对X向形状记忆材料粗动驱动器4内置的形状记忆合金丝网通电，使形状记忆合金丝网的温度达到转变温度，形状记忆合金材料的形状记忆效应驱动展开的X向形状记忆材料粗动驱动器4回复到折叠状态，带动X向粗动平台17沿着X向粗动平台底座16上的X向粗动滑道13滑动，回到初始位置。
本发明创造实现微动平台Y向粗动驱动的过程：对Y向形状记忆材料粗动驱动器18折叠部分内置的形状记忆合金丝通电加热，使弯曲部分的温度达到形状记忆聚合物复合材料转变温度，形状记忆聚合物复合材料的形状记忆效应驱动Y向形状记忆材料粗动驱动器18展开，驱动Y向粗动平台3沿着Y向粗动平台底座2上的Y向粗动滑道8滑动，实现了Y向粗动驱动。停止对Y向形状记忆材料粗动驱动器18通电加热，Y向粗动平台3相对Y向粗动平台底座2静止不动。对Y向形状记忆材料粗动驱动器18内置的形状记忆合金丝网通电，使形状记忆合金丝网的温度达到转变温度，形状记忆合金材料的形状记忆效应驱动展开的Y向形状记忆材料粗动驱动器18回复到折叠状态，带动Y向粗动平台3沿着Y向粗动平台底座2上的Y向粗动滑道8滑动，回到初始位置。

Claims (1)

1.一种基于形状记忆材料粗动驱动器的精密微动平台，其特征在于载物台(21)通过载物台安装螺栓(10)固装在Y向微动平台(11)上端面上，所述的Y向微动平台(11)通过四个Y向微动柔性铰链机构(9)安装在X向微动平台(7)的内部；Y向压电微动驱动器(19)安装在X向微动平台(7)的驱动槽内，且其两端分别与Y向微动平台(11)和X向微动平台(7)接触配合；X向微动平台(7)通过四个X向微动柔性铰链机构(20)安装在XY二维微动平台底座(12)内部，X向压电微动驱动器(6)安装在XY二维微动平台底座(12)的驱动槽内，且其两端分别与X向微动平台(7)和XY二维微动平台底座(12)接触配合；XY二维微动平台底座(12)通过XY二维微动平台安装螺栓(5)固装在X向粗动平台(17)上端面上；X向粗动平台(17)与X向粗动平台底座(16)通过X向粗动滑道(13)相配合；X向形状记忆材料粗动驱动器(4)的两端部通过连接件分别安装在X向粗动平台(17)和X向粗动平台底座(16)的槽内，X向粗动平台底座(16)通过X向粗动平台底座安装螺栓(14)固装在Y向粗动平台(3)上端面上，Y向粗动平台(3)与Y向粗动平台底座(2)通过Y向粗动滑道(8)相配合；Y向形状记忆材料粗驱动器(18)的两端通过连接件分别安装在Y向粗动平台(3)和Y向粗动平台底座(2)的槽内；Y向粗动平台底座安装螺栓(15)将Y向粗动平台底座(2)固装在底座(1)上端面上。
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