CN110957941A - 一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台 - Google Patents
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Abstract
一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，旨在解决当前微纳旋转台结构设计复杂、驱动速度慢等技术问题。本发明由转盘组件、驱动组件、传动组件和预紧基座组件组成，转盘组件与传动组件螺纹连接，驱动组件与预紧基座组件螺纹连接，并与传动组件相接触，传动组件与预紧基座组件螺纹连接。本发明采用单叠堆同向双输出铰链定子，通过两对非对称圆弧铰链以实现铰链定子单侧驱动足侧向位移的二次放大功能，并由于同向双输出铰链定子为中心对称结构，可利用两个中心对称的驱动足以实现微转台的同向旋转功能。与当前微纳旋转台相比，本发明具有结构简单、驱动速度快、预紧调节精度高、驱动稳定等特点，在精密驱动与定位领域中具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，属于微纳精密制造与控制技术领域。
背景技术
随着精密超精密加工、生物医疗技术、精密测量等领域的快速发展，对微纳米精密驱动技术的要求越来越高，在精密旋转定位驱动系统中，旋转驱动器的性能对整个定位系统有着决定性的影响，而压电驱动器具有体积小、效率高、优良的力(力矩)和输出保持能力以及亚毫秒级以上的响应速度宽等优点，在当前微型驱动定位领域中，以压电驱动为核心的微型驱动器受到广泛关注。
压电旋转平台是一种既具有全行程旋转功能，又能实现微转角高分辨率转动的精密旋转驱动器。它基于压电堆叠的逆压电效应，将压电执行器的微小角位移不断累加，从而实现连续的大行程旋转运动。因此，在具有大转角行程、微转角高分辨率技术需求的精密旋转定位领域，压电旋转平台具有独特的技术优势。但目前的压电旋转平台仍存在结构复杂、驱动速度慢等技术问题。
鉴于上述缺陷，提出一种结构简单、驱动速度快的微纳旋转台是至关重要的。
发明内容
为解决当前微纳旋转台结构设计复杂、驱动速度慢等技术问题，本发明公开了一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台及其驱动方法。
本发明所采用的技术方案：
为达到上述目的，本发明提供一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台， 该压电粘滑微转台由转盘组件、驱动组件、传动组件和预紧基座组件组成，所述转盘组件与传动组件螺纹连接，所述驱动组件与预紧基座组件螺纹连接，并与传动组件相接触，所述传动组件与预紧基座组件螺纹连接。
所述转盘组件包括转盘固定螺栓和转盘，所述转盘设有转盘安装沉头孔、外设安装螺纹孔和转盘底面，所述转盘固定螺栓穿过转盘安装沉头孔与传动组件螺纹连接，安装紧固转盘，所述外设安装螺纹孔安装外部设备，所述转盘底面与传动组件相接触。
所述驱动组件包括同向双输出铰链定子、矩形垫片、压电堆叠、楔形垫片组和定子固定螺栓，其中，所述压电堆叠安装于同向双输出铰链定子内，所述矩形垫片和楔形垫片组分别安装于压电堆叠两端，紧固安装压电堆叠，所述定子固定螺栓穿过同向双输出铰链定子与预紧基座组件螺纹连接，安装固定同向双输出铰链定子。
所述同向双输出铰链定子为中心对称结构，所述同向双输出铰链定子设有弯折驱动足Ⅰ、连接梁Ⅰ、连接梁Ⅱ、横梁Ⅰ、弯折驱动足Ⅱ、连接梁Ⅲ、连接梁Ⅳ、横梁Ⅱ、大圆弧铰链Ⅰ、大圆弧铰链Ⅱ、安装孔Ⅰ、安装座Ⅰ、小圆弧铰链Ⅰ、小圆弧铰链Ⅱ、楔形垫片槽、大圆弧铰链Ⅲ、大圆弧铰链Ⅳ、安装座Ⅱ、安装孔Ⅱ、小圆弧铰链Ⅲ、小圆弧铰链Ⅳ和矩形垫片槽，所述连接梁Ⅰ两端通过大圆弧铰链Ⅰ和大圆弧铰链Ⅱ分别与横梁Ⅱ和安装座Ⅰ连接，所述连接梁Ⅱ两端通过小圆弧铰链Ⅰ和小圆弧铰链Ⅱ分别与安装座Ⅰ和横梁Ⅰ连接，所述连接梁Ⅲ两端通过大圆弧铰链Ⅲ和大圆弧铰链Ⅳ分别与横梁Ⅰ和安装座Ⅱ连接，所述连接梁Ⅳ两端通过小圆弧铰链Ⅲ和小圆弧铰链Ⅳ分别与安装座Ⅱ和横梁Ⅱ连接，所述安装座Ⅰ上设有安装孔Ⅰ，所述安装座Ⅱ上设有安装孔Ⅱ，所述安装孔Ⅰ和安装孔Ⅱ内穿过定子固定螺栓，安装固定同向双输出铰链定子，所述横梁Ⅰ上设有楔形垫片槽，所述楔形垫片槽内放置有楔形垫片组，所述横梁Ⅱ上设有矩形垫片槽，所述矩形垫片槽内放置有矩形垫片，所述弯折驱动足Ⅰ与横梁Ⅱ连接，所述弯折驱动足Ⅱ与横梁Ⅰ连接，所述弯折驱动足Ⅰ和弯折驱动足Ⅱ与传动组件接触。
所述大圆弧铰链Ⅰ和大圆弧铰链Ⅱ的半径分别为a和b，所述小圆弧铰链Ⅰ和小圆弧铰链Ⅱ的半径分别为c和d，所述大圆弧铰链Ⅲ和大圆弧铰链Ⅳ的半径分别为e和f，所述小圆弧铰链Ⅲ和小圆弧铰链Ⅳ的半径分别为g和h，a=e，b=f，c=g，d=h且a＞e，b＞g，e＞d，f＞c；所述楔形垫片组由两个对称布置的楔形垫片组成，用于安装紧固同向双输出铰链定子内的固压电堆叠。
所述传动组件包括轴承上限位机构、传动轴套、轴承限位板、限位板安装螺栓、轴承和上限位机构安装螺栓，其中，所述轴承上限位机构内部安装轴承，并与预紧基座组件相贴合，所述传动轴套与轴承过渡配合，所述轴承限位板分别与传动轴套和轴承相接触，所述限位板安装螺栓穿过轴承限位板与传动轴套螺纹连接，所述上限位机构安装螺栓穿过轴承上限位机构与预紧基座组件螺纹连接，安装紧固轴承上限位机构。
所述轴承上限位机构设有上限位机构安装孔、上限位安装底面、螺栓槽、上限位机构轴承安装孔和轴承上限位面，所述上限位机构安装孔内穿过上限位机构安装螺栓，所述上限位安装底面与预紧基座组件贴合，所述螺栓槽用于螺栓安装让位，所述上限位机构轴承安装孔与轴承过渡配合，所述轴承上限位面与轴承贴合。
所述传动轴套设有限位板安装螺纹孔、限位板安装面、轴承限位轴肩面、轴承连接轴、转盘安装面、转盘安装螺纹孔和传动斜面，所述限位板安装螺纹孔与限位板安装螺栓螺纹连接，所述限位板安装面与轴承限位板贴合，所述轴承限位轴肩面和轴承连接轴安装连接轴承，所述转盘安装面与转盘底面相贴合，所述转盘安装螺纹孔与转盘固定螺栓螺纹连接，安装连接转盘，所述传动斜面与驱动组件接触。
所述轴承限位板设有螺栓安装槽、限位板安装孔、限位板轴套接触面和限位板轴承接触面，所述螺栓安装槽用于放置限位板安装螺栓，所述限位板安装孔内穿过限位板安装螺栓，安装固定轴承限位板，所述限位板轴套接触面与限位板安装面相贴合，所述限位板轴承接触面与轴承相贴合。
所述轴承设有轴承外圈上表面、轴承内圈上表面、轴承外圈、轴承外圈下表面、轴承内圈下表面和轴承内圈，所述轴承外圈上表面与轴承上限位面相贴合，所述轴承内圈上表面与轴承限位轴肩面相贴合，所述轴承外圈与上限位机构轴承安装孔过渡配合，所述轴承外圈下表面与预紧基座组件相接触，所述轴承内圈下表面与限位板轴承接触面相贴合，所述轴承内圈与轴承连接轴过渡配合。
所述预紧基座组件包括预紧调节轴、轴承座、轴承座锁紧螺栓和底座，所述预紧调节轴分别与轴承座和底座螺纹连接，所述轴承座锁紧螺栓穿过轴承座与底座接触。
所述预紧调节轴设有定子安装螺纹孔、导线槽和预紧调节螺纹轴，所述安装螺纹孔与定子固定螺栓螺纹连接，安装紧固同向双输出铰链定子，所述导线槽用于布置压电堆叠控制电线，所述预紧调节螺纹轴分别与轴承座和底座螺纹连接。
所述轴承座设有轴承座上表面、轴承上限位机构安装螺纹孔、轴承座锁紧螺纹孔、排线孔、轴承座下表面和轴承座内螺纹孔，所述轴承座上表面分别与上限位安装底面和轴承外圈下表面相贴合，所述轴承上限位机构安装螺纹孔与上限位机构安装螺栓螺纹连接，安装固定轴承上限位机构，所述轴承座锁紧螺纹孔与轴承座锁紧螺栓螺纹连接，所述排线孔用于布置压电堆叠控制电线，所述轴承座下表面与底座相贴合，所述轴承座内螺纹孔与预紧调节螺纹轴螺纹连接。
所述底座设有底座上表面、底座安装沉头孔、底座内螺纹孔和锁紧槽，所述底座上表面与轴承座下表面相对平行安装，所述底座安装沉头孔用于安装固定微转台，所述底座内螺纹孔与预紧调节螺纹轴螺纹连接，所述锁紧槽与轴承座锁紧螺栓相接触。
本发明的有益效果：
本发明采用基于侧向位移二次放大的单叠堆同向双输出铰链定子，通过两对非对称圆弧铰链轴向刚度分布不均，以实现铰链定子单侧驱动足侧向位移的二次放大功能，本发明通过单叠堆输入，由于同向双输出铰链定子为中心对称结构，可利用两个中心对称的驱动足以实现微转台的同向旋转功能，相比于传统高精度旋转台结构，不仅降低了微转台传动结构的复杂性，而且增大了其径向驱动力及驱动速度，提高了旋转台的输出效率；同时，本发明通过预紧基座组件的双螺纹互锁连接，提高了微转台运动稳定性，并利用驱动足与传动套筒的斜面配合，提高了预紧力调节精度，增大了微转台应用范围。与当前微转台相比，在精密仪器加工制造及微纳精密驱动与定位领域中具有更好的发展潜力和应用前景。
附图说明
图1是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的整体结构爆炸示意图；
图2是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的转盘组件装配示意图；
图3是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的转盘结构示意图Ⅰ；
图4是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的转盘结构示意图Ⅱ；
图5是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的驱动组件装配示意图；
图6是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的同向双输出铰链定子结构示意图Ⅰ；
图7是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的同向双输出铰链定子结构示意图Ⅱ；
图8是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的楔形垫片组结构示意图；
图9是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的传动组件装配示意图；
图10是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的轴承上限位机构结构示意图；
图11是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的传动轴套结构示意图Ⅰ；
图12是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的传动轴套结构示意图Ⅱ；
图13是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的传动轴套半剖示图；
图14是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的轴承限位板结构示意图Ⅰ；
图15是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的轴承限位板结构示意图Ⅱ；
图16是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的轴承结构示意图Ⅰ；
图17是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的轴承结构示意图Ⅱ；
图18是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的预紧基座组件装配示意图；
图19是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的预紧调节轴结构示意图；
图20是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的轴承座结构示意图Ⅰ；
图21是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的轴承座结构示意图Ⅱ；
图22是一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的底座结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1~图22说明本实施方式，本实施方式提供了一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台的具体实施方式，其具体实施方式表述如下：
所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台由转盘组件1、驱动组件2、传动组件3和预紧基座组件4组成，所述转盘组件1与传动组件3螺纹连接，所述驱动组件2与预紧基座组件4螺纹连接，并与传动组件3相接触，所述传动组件3与预紧基座组件4螺纹连接。
所述转盘组件1包括转盘固定螺栓1-1和转盘1-2，所述转盘1-2设有转盘安装沉头孔1-2-1、外设安装螺纹孔1-2-2和转盘底面1-2-3，所述转盘固定螺栓1-1穿过转盘安装沉头孔1-2-1与传动组件3螺纹连接，用于安装紧固转盘1-2，所述外设安装螺纹孔1-2-2用于安装外部设备，所述转盘底面1-2-3与传动组件3相接触。
所述驱动组件2包括同向双输出铰链定子2-1、矩形垫片2-2、压电堆叠2-3、楔形垫片组2-4和定子固定螺栓2-5，其中，所述压电堆叠2-3安装于同向双输出铰链定子2-1内，所述矩形垫片2-2和楔形垫片组2-4分别安装于压电堆叠2-3两端，用于紧固安装压电堆叠2-3，所述定子固定螺栓2-5穿过同向双输出铰链定子2-1与预紧基座组件4螺纹连接，用于安装固定同向双输出铰链定子2-1。
所述同向双输出铰链定子2-1为中心对称结构，所述同向双输出铰链定子2-1设有弯折驱动足Ⅰ2-1-1、连接梁Ⅰ2-1-2、连接梁Ⅱ2-1-3、横梁Ⅰ2-1-4、弯折驱动足Ⅱ2-1-5、连接梁Ⅲ2-1-6、连接梁Ⅳ2-1-7、横梁Ⅱ2-1-8、大圆弧铰链Ⅰ2-1-9、大圆弧铰链Ⅱ2-1-10、安装孔Ⅰ2-1-11、安装座Ⅰ2-1-12、小圆弧铰链Ⅰ2-1-13、小圆弧铰链Ⅱ2-1-14、楔形垫片槽2-1-15、大圆弧铰链Ⅲ2-1-16、大圆弧铰链Ⅳ2-1-17、安装座Ⅱ2-1-18、安装孔Ⅱ2-1-19、小圆弧铰链Ⅲ2-1-20、小圆弧铰链Ⅳ2-1-21和矩形垫片槽2-1-22，所述连接梁Ⅰ2-1-2两端通过大圆弧铰链Ⅰ2-1-9和大圆弧铰链Ⅱ2-1-10分别与横梁Ⅱ2-1-8和安装座Ⅰ2-1-12连接，其中，所述大圆弧铰链Ⅰ2-1-9和大圆弧铰链Ⅱ2-1-10的半径分别为a和b，所述连接梁Ⅱ2-1-3两端通过小圆弧铰链Ⅰ2-1-13和小圆弧铰链Ⅱ2-1-14分别与安装座Ⅰ2-1-12和横梁Ⅰ2-1-4连接，其中，所述小圆弧铰链Ⅰ2-1-13和小圆弧铰链Ⅱ2-1-14的半径分别为c和d，所述连接梁Ⅲ2-1-6两端通过大圆弧铰链Ⅲ2-1-16和大圆弧铰链Ⅳ2-1-17分别与横梁Ⅰ2-1-4和安装座Ⅱ2-1-18连接，其中，所述大圆弧铰链Ⅲ2-1-16和大圆弧铰链Ⅳ2-1-17的半径分别为e和f，所述连接梁Ⅳ2-1-7两端通过小圆弧铰链Ⅲ2-1-20和小圆弧铰链Ⅳ2-1-21分别与安装座Ⅱ2-1-18和横梁Ⅱ2-1-8连接，其中，所述小圆弧铰链Ⅲ2-1-20和小圆弧铰链Ⅳ2-1-21的半径分别为g和h，并且由于同向双输出铰链定子2-1为中心对称结构，则a=e，b=f，c=g，d=h且a＞e，b＞g，e＞d，f＞c，所述安装座Ⅰ2-1-12上设有安装孔Ⅰ2-1-11，所述安装座Ⅱ2-1-18上设有安装孔Ⅱ2-1-19，所述安装孔Ⅰ2-1-11和安装孔Ⅱ2-1-19内穿过定子固定螺栓2-5，用于安装固定同向双输出铰链定子2-1，所述横梁Ⅰ2-1-4上设有楔形垫片槽2-1-15，所述楔形垫片槽2-1-15内放置有楔形垫片组2-4，方便安装限位楔形垫片组2-4，所述横梁Ⅱ2-1-8上设有矩形垫片槽2-1-22，所述矩形垫片槽2-1-22内放置有矩形垫片2-2，方便安装限位矩形垫片2-2，所述弯折驱动足Ⅰ2-1-1与横梁Ⅱ2-1-8连接，所述弯折驱动足Ⅱ2-1-5与横梁Ⅰ2-1-4连接，所述弯折驱动足Ⅰ2-1-1和弯折驱动足Ⅱ2-1-5与传动组件3接触，用于传动驱动组件2的机械输出力，其中，弯折驱动足Ⅰ2-1-1和弯折驱动足Ⅱ2-1-5的拔模斜度为m，其取值范围为10~15°，本具体实施方式中m=10°。
所述楔形垫片组2-4由楔形垫片Ⅰ2-4-1和楔形垫片Ⅱ2-4-2对称布置，用于安装紧固同向双输出铰链定子2-1内的固压电堆叠2-3，其中，其楔面斜度为k，其k的取值范围为2~5°，本具体实施方式中，楔面斜度k=2°。
所述传动组件3包括轴承上限位机构3-1、传动轴套3-2、轴承限位板3-3、限位板安装螺栓3-4、轴承3-5和上限位机构安装螺栓3-6，其中，所述轴承上限位机构3-1内部安装轴承3-5，并与预紧基座组件4相贴合，用于轴承3-5的安装与上限位，所述传动轴套3-2与轴承3-5过渡配合，所述轴承限位板3-3分别与传动轴套3-2和轴承3-5相接触，所述限位板安装螺栓3-4穿过轴承限位板3-3与传动轴套3-2螺纹连接，所述上限位机构安装螺栓3-6穿过轴承上限位机构3-1与预紧基座组件4螺纹连接，用于安装紧固轴承上限位机构3-1。
所述轴承上限位机构3-1设有上限位机构安装孔3-1-1、上限位安装底面3-1-2、螺栓槽3-1-3、上限位机构轴承安装孔3-1-4和轴承上限位面3-1-5，所述上限位机构安装孔3-1-1内穿过上限位机构安装螺栓3-6，所述上限位安装底面3-1-2与预紧基座组件4贴合，所述螺栓槽3-1-3用于螺栓安装让位，所述上限位机构轴承安装孔3-1-4与轴承3-5过渡配合，所述轴承上限位面3-1-5与轴承3-5贴合，用于轴承3-5上限位。
所述传动轴套3-2设有限位板安装螺纹孔3-2-1、限位板安装面3-2-2、轴承限位轴肩面3-2-3、轴承连接轴3-2-4、转盘安装面3-2-5、转盘安装螺纹孔3-2-6和传动斜面3-2-7，所述限位板安装螺纹孔3-2-1与限位板安装螺栓3-4螺纹连接，所述限位板安装面3-2-2与轴承限位板3-3贴合，所述轴承限位轴肩面3-2-3和轴承连接轴3-2-4安装连接轴承3-5，所述转盘安装面3-2-5与转盘底面1-2-3相贴合，所述转盘安装螺纹孔3-2-6与转盘固定螺栓1-1螺纹连接，用于安装连接转盘1-2，所述传动斜面3-2-7与驱动组件2接触，其中，传动斜面3-2-7的斜面角度为n，其取值范围为10~15°，本具体实施方式中斜面角度n=10°。
所述轴承限位板3-3设有螺栓安装槽3-3-1、限位板安装孔3-3-2、限位板轴套接触面3-3-3和限位板轴承接触面3-3-4，所述螺栓安装槽3-3-1用于放置限位板安装螺栓3-4，所述限位板安装孔3-3-2内穿过限位板安装螺栓3-4，用于安装固定轴承限位板3-3，所述限位板轴套接触面3-3-3与限位板安装面3-2-2相贴合，所述限位板轴承接触面3-3-4与轴承3-5相贴合。
所述轴承3-5设有轴承外圈上表面3-5-1、轴承内圈上表面3-5-2、轴承外圈3-5-3、轴承外圈下表面3-5-4、轴承内圈下表面3-5-5和轴承内圈3-5-6，所述轴承外圈上表面3-5-1与轴承上限位面3-1-5相贴合，用于轴承3-5轴向上限位，所述轴承内圈上表面3-5-2与轴承限位轴肩面3-2-3相贴合，用于传动轴套3-2轴向下限位，所述轴承外圈3-5-3与上限位机构轴承安装孔3-1-4过渡配合，所述轴承外圈下表面3-5-4与预紧基座组件4相接触，用于轴承3-5下限位，所述轴承内圈下表面3-5-5与限位板轴承接触面3-3-4相贴合，所述轴承内圈3-5-6与轴承连接轴3-2-4过渡配合。
所述预紧基座组件4包括预紧调节轴4-1、轴承座4-2、轴承座锁紧螺栓4-3和底座4-4，所述预紧调节轴4-1分别与轴承座4-2和底座4-4螺纹连接，用于调节驱动组件2轴向位移，所述轴承座锁紧螺栓4-3穿过轴承座4-2与底座4-4接触，用于锁紧固定轴承座4-2和底座4-4的相对位置。
所述预紧调节轴4-1设有定子安装螺纹孔4-1-1、导线槽4-1-2和预紧调节螺纹轴4-1-3，所述安装螺纹孔4-1-1与定子固定螺栓2-5螺纹连接，用于安装紧固同向双输出铰链定子2-1，所述导线槽4-1-2用于布置压电堆叠2-3控制电线，所述预紧调节螺纹轴4-1-3分别与轴承座4-2和底座4-4螺纹连接，用于调节驱动组件2轴向位移。
所述轴承座4-2设有轴承座上表面4-2-1、轴承上限位机构安装螺纹孔4-2-2、轴承座锁紧螺纹孔4-2-3、排线孔4-2-4、轴承座下表面4-2-5和轴承座内螺纹孔4-2-6，所述轴承座上表面4-2-1分别与上限位安装底面3-1-2和轴承外圈下表面3-5-4相贴合，用于轴承3-5轴向下限位，所述轴承上限位机构安装螺纹孔4-2-2与上限位机构安装螺栓3-6螺纹连接，用于安装固定轴承上限位机构3-1，所述轴承座锁紧螺纹孔4-2-3与轴承座锁紧螺栓4-3螺纹连接，用于锁紧固定轴承座4-2和底座4-4的相对位置，所述排线孔4-2-4用于布置压电堆叠2-3控制电线，所述轴承座下表面4-2-5与底座4-4相贴合，所述轴承座内螺纹孔4-2-6与预紧调节螺纹轴4-1-3螺纹连接，所述轴承座内螺纹孔4-2-6与底座4-4的底座内螺纹孔4-4-3形成双向互锁，用于锁紧驱动组件2。
所述底座4-4设有底座上表面4-4-1、底座安装沉头孔4-4-2、底座内螺纹孔4-4-3和锁紧槽4-4-4，所述底座上表面4-4-1与轴承座下表面4-2-5相对平行安装，所述底座安装沉头孔4-4-2用于安装固定微转台，所述底座内螺纹孔4-4-3与预紧调节螺纹轴4-1-3螺纹连接，用于调节驱动组件2轴向位移，所述锁紧槽4-4-4与轴承座锁紧螺栓4-3相接触，用于锁紧轴承座4-2。
工作原理：
所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台及其驱动方法采用单叠堆同向双输出铰链定子实现定子侧向位移的二次放大及微转台的同向旋转输出，其中，采用d33模式的压电堆叠通入激励信号后产生轴向伸缩变形，在预紧力作用下，使铰链定子两端中心对称的驱动足均产生轴向位移，并且通过两对非对称铰链的轴向分布不均及驱动足的弯折结构，使两个中心对称分布的驱动足产生同向的侧向位移，利用非对称激励电信号产生的惯性粘滑原理带动带动传动轴套在径向实现快速微旋转运动，进而使压电堆叠的直线运动转换为微转台所需的旋转运动以实现驱动定位。其中，在压电堆叠带动弯折驱动足缓慢向前旋转阶段，弯折驱动足和传动轴套在静摩擦力作用下产生缓慢的“粘”运动，此时弯折驱动足和传动轴套同步向前旋转一大步；在压电堆叠带动弯折驱动足快速恢复变形阶段，弯折驱动足和传动轴套在动摩擦力作用下产生快速的“滑”运动，此时弯折驱动足恢复原始位置状态，而传动轴套仅向后回转一小步，重复上述步骤达到弯折驱动足驱动传动轴套连续旋转步进运动的目的。
综上所述，本发明采用基于侧向位移二次放大的单叠堆同向双输出铰链定子，通过两对非对称圆弧铰链轴向刚度分布不均，以实现铰链定子单侧驱动足侧向位移的二次放大功能，本发明通过单叠堆输入，由于同向双输出铰链定子为中心对称结构，可利用两个中心对称的驱动足以实现微转台的同向旋转功能。
Claims (9)
1.一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，该压电粘滑微转台由转盘组件（1）、驱动组件（2）、传动组件（3）和预紧基座组件（4）组成，所述转盘组件（1）与传动组件（3）螺纹连接，所述驱动组件（2）与预紧基座组件（4）螺纹连接，并与传动组件（3）相接触，所述传动组件（3）与预紧基座组件（4）螺纹连接。
2.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述转盘组件（1）包括转盘固定螺栓（1-1）和转盘（1-2），所述转盘（1-2）设有转盘安装沉头孔（1-2-1）、外设安装螺纹孔（1-2-2）和转盘底面（1-2-3），所述转盘固定螺栓（1-1）穿过转盘安装沉头孔（1-2-1）与传动组件（3）螺纹连接，安装紧固转盘（1-2），所述外设安装螺纹孔（1-2-2）安装外部设备，所述转盘底面（1-2-3）与传动组件（3）相接触。
3.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述驱动组件（2）包括双输出铰链定子（2-1）、矩形垫片（2-2）、压电堆叠（2-3）、楔形垫片组（2-4）和定子固定螺栓（2-5），其中，所述压电堆叠（2-3）安装于双输出铰链定子（2-1）内，所述矩形垫片（2-2）和楔形垫片组（2-4）分别安装于压电堆叠（2-3）两端，紧固安装压电堆叠（2-3），所述定子固定螺栓（2-5）穿过双输出铰链定子（2-1）与预紧基座组件（4）螺纹连接，安装固定双输出铰链定子（2-1）。
4.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述同向双输出铰链定子（2-1）为中心对称结构，所述同向双输出铰链定子（2-1）设有弯折驱动足Ⅰ（2-1-1）、连接梁Ⅰ（2-1-2）、连接梁Ⅱ（2-1-3）、横梁Ⅰ（2-1-4）、弯折驱动足Ⅱ（2-1-5）、连接梁Ⅲ（2-1-6）、连接梁Ⅳ（2-1-7）、横梁Ⅱ（2-1-8）、大圆弧铰链Ⅰ（2-1-9）、大圆弧铰链Ⅱ（2-1-10）、安装孔Ⅰ（2-1-11）、安装座Ⅰ（2-1-12）、小圆弧铰链Ⅰ（2-1-13）、小圆弧铰链Ⅱ（2-1-14）、楔形垫片槽（2-1-15）、大圆弧铰链Ⅲ（2-1-16）、大圆弧铰链Ⅳ（2-1-17）、安装座Ⅱ（2-1-18）、安装孔Ⅱ（2-1-19）、小圆弧铰链Ⅲ（2-1-20）、小圆弧铰链Ⅳ（2-1-21）和矩形垫片槽（2-1-22），所述连接梁Ⅰ（2-1-2）两端通过大圆弧铰链Ⅰ（2-1-9）和大圆弧铰链Ⅱ（2-1-10）分别与横梁Ⅱ（2-1-8）和安装座Ⅰ（2-1-12）连接，所述连接梁Ⅱ（2-1-3）两端通过小圆弧铰链Ⅰ（2-1-13）和小圆弧铰链Ⅱ（2-1-14）分别与安装座Ⅰ（2-1-12）和横梁Ⅰ（2-1-4）连接，所述连接梁Ⅲ（2-1-6）两端通过大圆弧铰链Ⅲ（2-1-16）和大圆弧铰链Ⅳ（2-1-17）分别与横梁Ⅰ（2-1-4）和安装座Ⅱ（2-1-18）连接，所述连接梁Ⅳ（2-1-7）两端通过小圆弧铰链Ⅲ（2-1-20）和小圆弧铰链Ⅳ（2-1-21）分别与安装座Ⅱ（2-1-18）和横梁Ⅱ（2-1-8）连接，所述安装座Ⅰ（2-1-12）上设有安装孔Ⅰ（2-1-11），所述安装座Ⅱ（2-1-18）上设有安装孔Ⅱ（2-1-19），所述安装孔Ⅰ（2-1-11）和安装孔Ⅱ（2-1-19）内穿过定子固定螺栓（2-5），安装固定同向双输出铰链定子（2-1），所述横梁Ⅰ（2-1-4）上设有楔形垫片槽（2-1-15），所述楔形垫片槽（2-1-15）内放置有楔形垫片组（2-4），所述横梁Ⅱ（2-1-8）上设有矩形垫片槽（2-1-22），所述矩形垫片槽（2-1-22）内放置有矩形垫片（2-2），所述弯折驱动足Ⅰ（2-1-1）与横梁Ⅱ（2-1-8）连接，所述弯折驱动足Ⅱ（2-1-5）与横梁Ⅰ（2-1-4）连接，所述弯折驱动足Ⅰ（2-1-1）和弯折驱动足Ⅱ（2-1-5）与传动组件（3）接触。
5.根据权利要求4所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述大圆弧铰链Ⅰ（2-1-9）和大圆弧铰链Ⅱ（2-1-10）的半径分别为a和b，所述小圆弧铰链Ⅰ（2-1-13）和小圆弧铰链Ⅱ（2-1-14）的半径分别为c和d，所述大圆弧铰链Ⅲ（2-1-16）和大圆弧铰链Ⅳ（2-1-17）的半径分别为e和f，所述小圆弧铰链Ⅲ（2-1-20）和小圆弧铰链Ⅳ（2-1-21）的半径分别为g和h，a=e，b=f，c=g，d=h且a＞e，b＞g，e＞d，f＞c；所述楔形垫片组（2-4）由两个对称布置的楔形垫片组成，用于安装紧固双输出铰链定子（2-1）内的固压电堆叠（2-3）。
6.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述传动组件（3）包括轴承上限位机构（3-1）、传动轴套（3-2）、轴承限位板（3-3）、限位板安装螺栓（3-4）、轴承（3-5）和上限位机构安装螺栓（3-6），其中，所述轴承上限位机构（3-1）内部安装轴承（3-5），并与预紧基座组件（4）相贴合，所述传动轴套（3-2）与轴承（3-5）过渡配合，所述轴承限位板（3-3）分别与传动轴套（3-2）和轴承（3-5）相接触，所述限位板安装螺栓（3-4）穿过轴承限位板（3-3）与传动轴套（3-2）螺纹连接，所述上限位机构安装螺栓（3-6）穿过轴承上限位机构（3-1）与预紧基座组件（4）螺纹连接，安装紧固轴承上限位机构（3-1）。
7.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述轴承上限位机构（3-1）设有上限位机构安装孔（3-1-1）、上限位安装底面（3-1-2）、螺栓槽（3-1-3）、上限位机构轴承安装孔（3-1-4）和轴承上限位面（3-1-5），所述上限位机构安装孔（3-1-1）内穿过上限位机构安装螺栓（3-6），所述上限位安装底面（3-1-2）与预紧基座组件（4）贴合，所述螺栓槽（3-1-3）用于螺栓安装让位，所述上限位机构轴承安装孔（3-1-4）与轴承（3-5）过渡配合，所述轴承上限位面（3-1-5）与轴承（3-5）贴合；所述传动轴套（3-2）设有限位板安装螺纹孔（3-2-1）、限位板安装面（3-2-2）、轴承限位轴肩面（3-2-3）、轴承连接轴（3-2-4）、转盘安装面（3-2-5）、转盘安装螺纹孔（3-2-6）和传动斜面（3-2-7），所述限位板安装螺纹孔（3-2-1）与限位板安装螺栓（3-4）螺纹连接，所述限位板安装面（3-2-2）与轴承限位板（3-3）贴合，所述轴承限位轴肩面（3-2-3）和轴承连接轴（3-2-4）安装连接轴承（3-5），所述转盘安装面（3-2-5）与转盘底面（1-2-3）相贴合，所述转盘安装螺纹孔（3-2-6）与转盘固定螺栓（1-1）螺纹连接，安装连接转盘（1-2），所述传动斜面（3-2-7）与驱动组件（2）接触；所述轴承限位板（3-3）设有螺栓安装槽（3-3-1）、限位板安装孔（3-3-2）、限位板轴套接触面（3-3-3）和限位板轴承接触面（3-3-4），所述螺栓安装槽（3-3-1）用于放置限位板安装螺栓（3-4），所述限位板安装孔（3-3-2）内穿过限位板安装螺栓（3-4），安装固定轴承限位板（3-3），所述限位板轴套接触面（3-3-3）与限位板安装面（3-2-2）相贴合，所述限位板轴承接触面（3-3-4）与轴承（3-5）相贴合；所述轴承（3-5）设有轴承外圈上表面（3-5-1）、轴承内圈上表面（3-5-2）、轴承外圈（3-5-3）、轴承外圈下表面（3-5-4）、轴承内圈下表面（3-5-5）和轴承内圈（3-5-6），所述轴承外圈上表面（3-5-1）与轴承上限位面（3-1-5）相贴合，所述轴承内圈上表面（3-5-2）与轴承限位轴肩面（3-2-3）相贴合，所述轴承外圈（3-5-3）与上限位机构轴承安装孔（3-1-4）过渡配合，所述轴承外圈下表面（3-5-4）与预紧基座组件（4）相接触，所述轴承内圈下表面（3-5-5）与限位板轴承接触面（3-3-4）相贴合，所述轴承内圈（3-5-6）与轴承连接轴（3-2-4）过渡配合。
8.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述预紧基座组件（4）包括预紧调节轴（4-1）、轴承座（4-2）、轴承座锁紧螺栓（4-3）和底座（4-4），所述预紧调节轴（4-1）分别与轴承座（4-2）和底座（4-4）螺纹连接，所述轴承座锁紧螺栓（4-3）穿过轴承座（4-2）与底座（4-4）接触。
9.根据权利要求1所述一种单叠堆同向双输出铰链式压电粘滑微转台，其特征在于，所述预紧调节轴（4-1）设有定子安装螺纹孔（4-1-1）、导线槽（4-1-2）和预紧调节螺纹轴（4-1-3），所述安装螺纹孔（4-1-1）与定子固定螺栓（2-5）螺纹连接，安装紧固双输出铰链定子（2-1），所述导线槽（4-1-2）用于布置压电堆叠（2-3）控制电线，所述预紧调节螺纹轴（4-1-3）分别与轴承座（4-2）和底座（4-4）螺纹连接；所述轴承座（4-2）设有轴承座上表面（4-2-1）、轴承上限位机构安装螺纹孔（4-2-2）、轴承座锁紧螺纹孔（4-2-3）、排线孔（4-2-4）、轴承座下表面（4-2-5）和轴承座内螺纹孔（4-2-6），所述轴承座上表面（4-2-1）分别与上限位安装底面（3-1-2）和轴承外圈下表面（3-5-4）相贴合，所述轴承上限位机构安装螺纹孔（4-2-2）与上限位机构安装螺栓（3-6）螺纹连接，安装固定轴承上限位机构（3-1），所述轴承座锁紧螺纹孔（4-2-3）与轴承座锁紧螺栓（4-3）螺纹连接，所述排线孔（4-2-4）用于布置压电堆叠（2-3）控制电线，所述轴承座下表面（4-2-5）与底座（4-4）相贴合，所述轴承座内螺纹孔（4-2-6）与预紧调节螺纹轴（4-1-3）螺纹连接；所述底座（4-4）设有底座上表面（4-4-1）、底座安装沉头孔（4-4-2）、底座内螺纹孔（4-4-3）和锁紧槽（4-4-4），所述底座上表面（4-4-1）与轴承座下表面（4-2-5）相对平行安装，所述底座安装沉头孔（4-4-2）用于安装固定微转台，所述底座内螺纹孔（4-4-3）与预紧调节螺纹轴（4-1-3）螺纹连接，所述锁紧槽（4-4-4）与轴承座锁紧螺栓（4-3）相接触。
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