CN108551274A - 三维双桥式柔性铰链放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三维双桥式柔性铰链放大器，属于微纳精密驱动领域。由压电叠堆、预紧螺栓、一级桥式柔性铰链放大器、二级桥式柔性铰链臂、装配螺栓组成；其中压电叠堆通过预紧螺栓安装在刚度大的一级桥式柔性铰链放大器输入端，刚度较小的二级桥式柔性铰链臂通过装配螺栓安装在一级桥式柔性铰链放大器输出端并与一级桥式柔性铰链放大器垂直；通过给压电叠堆施加驱动电压，压电叠堆形变驱动一级桥式柔性铰链放大器，一级桥式柔性铰链放大器输出端驱动二级桥式柔性铰链臂，基于三角放大原理，使机构获得较大放大倍数。优点在于：结构紧凑、精度高、刚度大、实际放大倍数大、工作稳定。
Description
技术领域
本发明涉及微纳精密驱动技术领域，特别涉及一种三维双桥式柔性铰链放大器。可应用于微机电系统、航天航空及精密制造等领域。
背景技术
柔性铰链和压电驱动器（PZT）的柔性机构由于其高定位精度和分辨率，可靠性高，易于制造，结构紧凑，不需要润滑，广泛应用于扫描隧道显微镜、微制造和脉冲激光焊接等领域。考虑到在许多应用中需要较大的输出运动范围，而压电叠堆的输出位移很小，而受制于本身的结构尺寸，单级的柔性铰链放大机构难以实现较大的放大倍数。
为实现较大的放大倍数，目前较为普遍的做法是将运放机构进行级联，但简单平面内级联存在位移损失大、刚度低、精度差等缺点，大大限制了级联放大机构的发展及应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维双桥式柔性铰链放大器，解决了目前级联放大机构存在的位移损失大、刚度低、精度差问题。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
三维双桥式柔性铰链放大器，包括压电叠堆1、预紧螺栓2、一级桥式柔性铰链放大器3、二级桥式柔性铰链臂4、装配螺栓5；所述压电叠堆1通过预紧螺栓2安装在一级桥式柔性铰链放大器3的输入端；二级桥式柔性铰链臂4通过装配螺栓5安装在一级桥式柔性铰链放大器3的输出端。
所述的二级桥式柔性铰链臂4通过装配螺栓5与一级桥式柔性铰链放大器3输出端装配构成第二级放大机构。
所述的装配螺栓5与一级桥式柔性铰链放大器3输出端及二级桥式柔性铰链臂4过盈配合。
所述的二级桥式柔性铰链臂4垂直于一级桥式柔性铰链放大器3输出端装配构成三维空间放大机构。
所述的二级桥式柔性铰链臂4与一级桥式柔性铰链放大器3采用两种刚度比大的材料，一级桥式柔性铰链放大器3采用的材料的刚度大于二级桥式柔性铰链臂4采用的材料的刚度。
本发明的有益效果在于：结构紧凑、整体刚度大、精度高、实际放大倍数大、工作稳定。实用性强。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的轴向结构示意图；
图2为本发明的正视结构示意图；
图3为本发明的左视结构示意图；
图4为本发明的俯视结构示意图；
图5为本发明的放大原理示意图。
图中：1、压电叠堆；2、预紧螺栓；3、一级桥式柔性铰链放大器；4、二级桥式柔性铰链臂；5、装配螺栓。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1至图5所示，本发明的三维双桥式柔性铰链放大器，包括压电叠堆1、预紧螺栓2、一级桥式柔性铰链放大器3、二级桥式柔性铰链臂4、装配螺栓5；所述压电叠堆1通过预紧螺栓2安装在一级桥式柔性铰链放大器3的输入端；二级桥式柔性铰链臂4通过装配螺栓5安装在一级桥式柔性铰链放大器3的输出端。
所述的二级桥式柔性铰链臂4通过装配螺栓5与一级桥式柔性铰链放大器3输出端装配构成第二级放大机构，通过给压电叠堆1施加驱动电压，压电叠堆1形变驱动一级桥式柔性铰链放大器3，一级桥式柔性铰链放大器3输出端驱动二级桥式柔性铰链臂4，如图5所示，基于桥式机构的三角放大原理，使本发明的三维双桥式柔性铰链放大器获得较大放大倍数。
所述的装配螺栓5与一级桥式柔性铰链放大器3输出端及二级桥式柔性铰链臂4过盈配合，保证二级桥式柔性铰链臂4与一级桥式柔性铰链放大器3输出端同步动作。
所述的二级桥式柔性铰链臂4垂直于一级桥式柔性铰链放大器3输出端装配构成三维空间放大机构，相比于平面内包络一级放大机构构成级联，大大减小机构整体尺寸，极大增加机构整体刚度，减小一级桥式柔性铰链放大器3输出端驱动二级桥式柔性铰链臂4的位移损失。
所述的二级桥式柔性铰链臂4与一级桥式柔性铰链放大器3采用两种刚度比大的材料，一级桥式柔性铰链放大器3采用的材料的刚度为二级桥式柔性铰链臂4采用的材料的刚度的2倍以上，减小由于驱动二级桥式柔性铰链臂4造成的一级桥式柔性铰链放大器3输出端位移损失。
参见图1至图5所示，本发明具体工作过程如下：通过给压电叠堆1施加驱动电压，压电叠堆1形变驱动刚度较大的一级桥式柔性铰链放大器3，一级桥式柔性铰链放大器3输出端通过装配螺栓5同步驱动刚度较小的二级桥式柔性铰链臂4，基于三角放大原理，使机构获得较大放大倍数。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种三维双桥式柔性铰链放大器，其特征在于：包括压电叠堆（1）、预紧螺栓（2）、一级桥式柔性铰链放大器（3）、二级桥式柔性铰链臂（4）、装配螺栓（5）；所述压电叠堆（1）通过预紧螺栓（2）安装在一级桥式柔性铰链放大器（3）的输入端；二级桥式柔性铰链臂（4）通过装配螺栓（5）安装在一级桥式柔性铰链放大器（3）的输出端。
2.根据权利要求1所述的三维双桥式柔性铰链放大器，其特征在于：所述的二级桥式柔性铰链臂（4）通过装配螺栓（5）与一级桥式柔性铰链放大器（3）输出端装配构成第二级放大机构。
3.根据权利要求1所述的三维双桥式柔性铰链放大器，其特征在于：所述的装配螺栓（5）与一级桥式柔性铰链放大器（3）输出端及二级桥式柔性铰链臂（4）过盈配合。
4.根据权利要求1所述的三维双桥式柔性铰链放大器，其特征在于：所述的二级桥式柔性铰链臂（4）垂直于一级桥式柔性铰链放大器（3）输出端装配构成三维空间放大机构。
5.根据权利要求1所述的三维双桥式柔性铰链放大器，其特征在于：所述的二级桥式柔性铰链臂（4）与一级桥式柔性铰链放大器（3）采用两种刚度比大的材料，一级桥式柔性铰链放大器（3）采用的材料的刚度大于二级桥式柔性铰链臂（4）采用的材料的刚度。
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2018
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