CN113315411A - 平台移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平台移动装置。本发明中，平台移动装置包括：底板；基座，设置在底板的上方；至少三个尺蠖电机，用于驱动基座，以带动位于基座上方的平台移动；尺蠖电机设置在底板上，且尺蠖电机中至少三个不共线；各尺蠖电机的输出方向一致；以及，至少三个压电陶瓷致动器，用于驱动平台；压电陶瓷致动器与基座相连，且压电陶瓷致动器中至少三个不共线；各压电陶瓷致动器的输出方向与尺蠖电机的输出方向相同。与现有技术相比，使得可在真空、无磁条件中使用，且满足大行程位移量和微米级、纳米级位移调整。

Description

平台移动装置

技术领域

本发明涉及微驱动应用技术领域，特别涉及一种平台移动装置。

背景技术

随着各种仪器设备对高精度位移的控制要求越来越高，微纳精度的执行器需求也随之越来越多，比如高精密光学检测设备，变形镜，电子显微镜扫描运动台，膜厚检测设备，压电点胶设备等。

中国专利CN104362890A中提出了利用惯性电机原理实现双向运动的惯性粘滑式跨尺度精密运动平台，利于惯性冲击力形成驱动，从而实现平台快速大行程的精密定位、多自由度驱动、并且不需要专门的位置保持装置。但是，因利用惯性冲击力驱动导致平台负载低，无法在高精度高负载条件下使用。

美国专利US6959484B1提出了一种在光刻机中应用的压电陶瓷技术，通过使用多组压电致动器，从而实现光刻机的高精密移动，并实现了较高的负载，相对完美的实现了光刻机的微动高精度需求。但该方案只能适用于微米级纳米级的移动，大行程的移动依旧采用机械式、液压式、气动式、电磁式等执行器。该类驱动件的零部件较多，本征频率较低，稳态较低。

因此，在大平台检测机构中，无法在真空、无磁条件运用，且无法同时满足大行程位移量和微米级、纳米级的位移微调。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平台移动装置，可在真空、无磁条件中使用，且满足大行程位移量和微米级、纳米级位移调整。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种平台移动装置，包括：

底板；

基座，设置在所述底板的上方；

至少三个尺蠖电机，用于驱动所述基座，以带动位于所述基座上方的平台移动；所述尺蠖电机设置在所述底板上，且所述尺蠖电机中至少三个不共线；各所述尺蠖电机的输出方向一致；以及，

至少三个压电陶瓷致动器，用于驱动所述平台；所述压电陶瓷致动器与所述基座相连，且所述压电陶瓷致动器中至少三个不共线；各所述压电陶瓷致动器的输出方向与所述尺蠖电机的输出方向相同。尺蠖电机中至少三个在底板上的正投影不共线，压电陶瓷致动器中至少三个在底板上的正投影不共线。

在一实施例中，所述尺蠖电机沿所述基座的周边设置并间隔开。

在一实施例中，任意相邻的两个所述尺蠖电机之间距离相等。

在一实施例中，所述压电陶瓷致动器沿所述基座的周边设置并间隔开。

在一实施例中，任意相邻的两个所述压电陶瓷致动器之间距离相等。

在一实施例中，相邻的两个所述压电陶瓷致动器之间设置有至少一个所述尺蠖电机。

在一实施例中，所述基座为框形结构。

在一实施例中，所述基座为矩形框结构，包括四条侧边，四条所述侧边围设形成所述基座；

四条所述侧边上分别至少设置有一个所述尺蠖电机。

在一实施例中，所述基座的直角处设置有所述压电陶瓷致动器。

在一实施例中，所述基座的底部开设有安装槽；所述尺蠖电机安装在所述安装槽中，且所述尺蠖电机的动子抵持所述安装槽的顶部，所述尺蠖电机的定子设置在所述底板(200)上。

在一实施例中，所述压电陶瓷致动器沿所述基座的高度方向贯穿并固定至所述基座，且与所述基座可拆卸连接。

在一实施例中，所述平台移动装置还包括设置在所述底板上方且与所述底板平行设置的弹性片，且所述弹性片与各所述压电陶瓷致动器的输出端相连。

在一实施例中，所述底板上设置有向上延伸的定位柱，且所述弹性片与定位柱相连；其中，各所述压电陶瓷致动器的输出端与所述定位柱之间的所述弹性片的长度相等。

在一实施例中，所述弹性片设有多个，且一个所述弹性片至少连接一个所述压电陶瓷致动器的输出轴。

在一实施例中，所述压电陶瓷致动器包括：

外壳，所述外壳内具有至少一端开口的放置腔；

第一偏压件，设置在所述放置腔内，且所述第一偏压件与所述外壳的内底面相对设置；以及，

陶瓷压电组件，所述陶瓷压电组件包括设置在所述放置腔内的压电陶瓷件、与所述压电陶瓷件相连且贯穿所述开口的输出轴，以及与所述压电陶瓷件朝向所述第一偏压件的一端相连的第一接触部件；且所述压电陶瓷件在通电后沿所述外壳的内底面到所述放置腔具有开口的一端方向上可活动的伸缩形变；

所述第一接触部件朝向所述第一偏压件的一端渐缩为第一支撑点，所述第一支撑点与所述第一偏压件点接触。

在一实施例中，所述底板上设有传感器，所述传感器用于检测所述平台的位移量；所述传感器的数量与所述压电陶瓷致动器的数量相同，且且一个所述压电陶瓷致动器附近设置一个所述传感器。

本发明实施方式相对于现有技术而言，设有至少三个不共线的尺蠖电机和至少三个不共线的压电陶瓷致动器，可实现驱动平台，且尺蠖电机和压电陶瓷致动器内均有压电陶瓷件，压电陶瓷件在通电后发生物理变形延伸，实现尺蠖电机和压电陶瓷致动器的运行，即实现压电驱动，让该平台移动装置可在真空、无磁条件中使用。同时，尺蠖电机和压电陶瓷致动器零部件少且本征频率较高，稳态较好，使得被驱动的平台更稳定。且由于压电驱动的特性可让平台承受较大的负载，并可实现大行程驱动，同时又能满足微米级、纳米级的位移微调，进而实现平台移动装置的高精度调整。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明一实施例中平台移动装置的结构示意图；

图2是根据本发明一实施例中平台移动装置中有弹性片的结构示意图；

图3是根据本发明一实施例中平台移动装置中有传感器的结构示意图；

图4是根据本发明一实施例中压电陶瓷致动器的结构示意图；

图5是根据本发明一实施例中压电陶瓷致动器的基座的结构示意图；

图6是根据本发明一实施例中尺蠖电机的结构示意图。

其中，1、平台移动装置；100、压电陶瓷致动器；101、外壳；1010、放置腔；1011、盖体；1012、壳体；10120、安装口；1013、基部；10131、内底面；1014、容纳腔；10141、第一腔室；10142、第二腔室；10143、台肩；102、第一偏压件；103、陶瓷压电组件；1031、压电陶瓷件；1032、第一接触部件；1033、输出轴；10330、安装孔；10331、支撑部；1034、第二偏压件；105、第一支撑点；200、底板；300、尺蠖电机；301、壳部；302、动子；303、导轨；304、压电陶瓷驱动器；3041、第一压电陶瓷部；3042、第二压电陶瓷部；3043、隔离件；400、基座；500、弹性片；600、传感器；700、支架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

下文参照附图描述本发明的实施例。如图1所示，平台移动装置1包括：底板200、基座400、四个尺蠖电机300和四个压电陶瓷致动器100，其中，底板200水平设置，尺蠖电机300设置在底板200上，各尺蠖电机300的输出方向一致，均为竖直向上。基座400设置在底板200的上方，尺蠖电机300用于驱动基座400，以带动位于基座400上方的平台实现毫米级大行程的移动。压电陶瓷致动器100与基座400相连，压电陶瓷致动器100用于驱动上述平台进行微米级行程的移动，各压电陶瓷致动器100的输出方向与尺蠖电机300的输出方向相同。尺蠖电机300驱动基座400时，带动压电陶瓷致动器100一起运动，在运动到位后，再通过压电陶瓷致动器100精调平台的高度。

可以理解的，尺蠖电机300的数量可不局限于4个，也可为3个、5个或6个，且尺蠖电机300中至少三个不共线，即尺蠖电机300中至少三个在底板200上的正投影不共线。同样的，压电陶瓷致动器100的数量可不局限于4个，也可为3个、5个或6个，且压电陶瓷致动器100中至少三个不共线，即压电陶瓷致动器100中至少三个在底板200上的正投影不共线。尺蠖电机300的数量与压电陶瓷致动器100的数量可相同也可不相同。

具体的说，如图1中，基座400沿Z轴设置在所述底板200的上方，尺蠖电机300驱动基座400在Z轴方向上运动。且压电陶瓷致动器100设有多个，由于通电，各压电陶瓷致动器100的压电陶瓷件1031产生延伸，在延伸的长度不一样时，各压电陶瓷致动器100配合可让被驱动的平台除在高度上调整外还产生微倾斜。

通过上述内容可知，由于三点确定一个平面，通过设有至少三个不共线的尺蠖电机300和至少三个不共线的压电陶瓷致动器100，可实现平台的稳定驱动，且尺蠖电机300和压电陶瓷致动器100内均有压电陶瓷件，压电陶瓷件在通电后发生物理变形延伸，实现尺蠖电机300和压电陶瓷致动器100的运行，即实现压电驱动，让该平台移动装置可在真空、无磁条件中使用。同时，尺蠖电机300和压电陶瓷致动器100零部件少且本征频率较高，稳态较好，使得被驱动的平台更稳定。且由于压电驱动的特性可让平台承受较大的负载，并可实现大行程驱动，同时又能满足微米级、纳米级的位移微调，进而实现平台移动装置的高精度调整。

优选的实施例，如图1所示，尺蠖电机300沿基座400的周边设置并间隔开。可以理解的，在其他实施例中尺蠖电机300也可不沿基座400的周边设置，此时基座可为不是图1中所示的矩形框，基座为整体件，尺蠖电机300可设置在基座上除周边的其他位置。

进一步的，如图1所示，在本实施例中沿基座400的周边设置的尺蠖电机300，任意相邻的两个尺蠖电机300之间距离相等。而在另一实施例中，尺蠖电机300可不沿基座400的周边设置，任意相邻的两个尺蠖电机300之间距离相等。且在其他实施例中，相邻的两个尺蠖电机300之间距离可不相等。

另外，尺蠖电机300可均匀布置在基座400上，可实现稳定的驱动基座400。

优选的实施例，如图1所示，压电陶瓷致动器100沿基座400的周边设置并间隔开。可以理解的，在其他实施例中压电陶瓷致动器100也可不沿基座400的周边设置，此时基座可为不是图1中所示的矩形框，基座为整体件，压电陶瓷致动器100可设置在基座上除周边的其他位置。

进一步的，如图1所示，在本实施例中沿基座400的周边设置的压电陶瓷致动器100，任意相邻的两个压电陶瓷致动器100之间距离相等。而在另一实施例中，压电陶瓷致动器100可不沿基座400的周边设置，任意相邻的两个压电陶瓷致动器100之间距离相等。且在其他实施例中，相邻的两个压电陶瓷致动器100之间距离可不相等。

另外，压电陶瓷致动器100可均匀布置在基座400上，可保证平台受力均匀，实现稳定的驱动平台。

另外，如图1所示，相邻的两个压电陶瓷致动器100之间设置有一个尺蠖电机300。可以理解的，相邻的两个压电陶瓷致动器100之间也可以设置有多个尺蠖电机300。

优选的，如图1所示，基座400为矩形框结构，包括四条侧边，四条侧边围设形成基座400，一条侧边上设置有一个尺蠖电机300。在一些实施方式中，也可以是一条侧边上设置多个尺蠖电机300。

另外，如图1所示，基座400的一个直角处设置有一个压电陶瓷致动器100。在一些实施方式中，也可以是基座400的一个直角处设置有多个尺蠖电机300，尺蠖电机300也可以不设置在直角处，可以理解的，尺蠖电机300也可以设置在侧边上。

在另一实施例中，基座400也可为圆形、多边形或其他不规则形状等的框架结构，并不限于上述的矩形框结构。另外，基座400也可不为框形结构，此时尺蠖电机300和压电陶瓷致动器100可选择更多设置区域。

进一步的，如图1所示，基座400的底部开设有安装槽401。尺蠖电机300安装在安装槽401中，且尺蠖电机300的动子抵持安装槽401的顶部，尺蠖电机300的定子设置在底板200上。尺蠖电机300的外壳101可通过螺栓固定等方式与底板200可拆卸连接，以便于尺蠖电机300的拆卸和维修，在一些实施方式中，也可通过焊接等方式固定在底板200上，从而实现尺蠖电机300的定子设置在所述底板200上。

进一步的，基座400上还设有减重结构，如图1所示，该减重结构为设置在基座400顶部的凹槽结构，该凹槽结构设置有多处，沿基座400各侧边的顶部分布，有助于减轻整体结构重量。在一些实施方式中，该减重结构也可以是减重孔或者其他的结构。

进一步的，如图1所示，压电陶瓷致动器100沿基座400的高度方向贯穿基座400，且与基座400可拆卸连接。具体的，压电陶瓷致动器100的外壳101上设有外螺纹，与基座400通过螺母锁紧固定。也可是，压电陶瓷致动器100与基座400相卡接，或者压电陶瓷致动器100的外壳101的外周有延伸板，延伸板与基座400的顶部螺栓锁紧或锁扣连接。

更值得一提的是，如图2和图3所示，平台移动装置1还包括：设置在所述底板200上方且水平设置的弹性片500，且弹性片500与各压电陶瓷致动器100的输出轴1033相连。可通过支架700将弹性片500与压电陶瓷致动器100的输出轴1033压紧，支架700安装在平台的下表面，如图3所示，支架700具有4个角端，其中，每个角端的位置对应一个压电陶瓷致动器100，支架700的四个角端分别与其对应的压电陶瓷致动器100的输出轴相固定，支架700通过螺栓固定的方式将弹性片500压紧在压电陶瓷致动器100的输出轴1033上。其中，弹性片500的厚度优选为0.3mm，在一些实施例中，也可为0.2mm、0.4mm或0.5mm等其他厚度。

进一步的，如图2所示，底板200上设置有向上延伸的定位柱201，且弹性片500与定位柱201相连，可通过螺栓将弹性片500锁紧在定位柱201上，也可卡固在定位柱201上，实现弹性片500与底座200的相对连接，各压电陶瓷致动器100的输出端与定位柱201之间的弹性片500的长度相等。具体的说，图2中，压电陶瓷致动器100有4个，一个压电陶瓷致动器100的输出端连接的弹性片被两个定位柱201固定住，两个定位柱201之间连接到一个压电陶瓷致动器100的输出端上的弹性片的长度为L，4个压电陶瓷致动器100上连接的弹性片的长度L均相等。从而使得各压电陶瓷致动器100受到的弹性片500的力相等，让各压电陶瓷致动器100可同方向的推动平台。应理解的，压电陶瓷致动器100为其他数量时，压电陶瓷致动器100上连接的弹性片的长度L也可均相等。

压电陶瓷致动器100与基座400随尺蠖电机300的动子运动，到达指定位移后，压电陶瓷致动器100的输出轴1033输出微米级位移行程进行微调。在这样的运动趋势下，弹性片500连接压电陶瓷致动器100的输出轴1033这一端是有位移量的，而连接定位柱201的一端是固定不动，弹性片500会产生形变。固定在压电陶瓷致动器100一端会向位移方向形变，同时产生向下的应力。弹性片500在两端相对固定的情况下只能产生垂直于弹性片500表面方向的形变，利用弹性片500的单向形变，来消除尺蠖电机300和压电陶瓷致动器100可能会受到的切向力，弹性片500保证了平台移动装置只能垂向运动，有助于提高平台移动装置的运动精度。

进一步的，如图2所示，弹性片500设有两个，两个弹性片500相对设置，一个弹性片500连接相邻的两个压电陶瓷致动器100的输出轴1033。同时，一个弹性片500通过三个定位柱201固定住，且三个定位柱201分别位于基座400的三个内壁上，且该三个内壁两两相邻。具体地，该实施例中，弹性片500包括呈U型结构的固定部以及位于U型结构拐角处的两个连接部，其中，固定部通过三个定位柱201固定至底板200上，即该固定部的两条侧边和一条底边分别通过一个定位柱201固定至底板200上，两个连接部则分别连接一个压电陶瓷致动器100的输出轴1033。

可以理解的，弹性片500也可以设为3个或4个，一个弹性片500至少连接一个压电陶瓷致动器100的输出轴1033。在压电陶瓷致动器100的数量更多时，弹性片500的数量也不做具体限定，可设置多个。弹性片500的连接形式也不局限于图示中的情况。

本申请实施例中，通过尺蠖电机300可实现8mm大行程运动，定位精度达到±0.5μm以内，重复定位精度小于0.5μm，垂向运动平均速度大于2mm/s，定位精度较高。通过压电陶瓷致动器100进行小位移量调整，行程在30μm以上，调整精度较高。该平台移动装置在保证能够垂向升降300mm*300mm重400g平台的前提下，同时保证整体机构本征频率大于200Hz。

另外，如图4所示，压电陶瓷致动器100包括外壳101、第一偏压件102和陶瓷压电组件103。外壳101内具有一端开口的放置腔1010，第一偏压件102设置在放置腔1010内，第一偏压件102与外壳101的内底面10131相对设置，其中，第一偏压件102与外壳101的内底面10131可以存在间隙也可以不存在间隙。陶瓷压电组件103包括设置在放置腔1010内的压电陶瓷件1031和与压电陶瓷件1031相连且贯穿开口的输出轴1033，且压电陶瓷件1031在通电时和停止通电时沿放置腔1010具有开口的一端到外壳101的内底面10131方向上可活动的伸缩形变，即压电陶瓷件1031沿其轴线方向上形变。可通过外接线穿过外壳101与压电陶瓷件1031实现电连接。当通电时，压电陶瓷件1031发生物理变形延伸，进而沿其轴线方向上输出位移。

在具体实施中，如图4所示，压电陶瓷件1031可为陶瓷堆叠体，也可为陶瓷整体件。放置腔1010的顶端具有开口，在压电陶瓷件1031通电膨胀时，陶瓷压电组件103升高，输出轴1033可部分从放置腔1010中伸出推动压电陶瓷致动器外部的平台或承载装置等，以改变该平台或承载装置等的高度，进而可实现平台或承载装置等的纵向移动。陶瓷压电组件103还包括与压电陶瓷件1031朝向第一偏压件102的一端相连的第一接触部件1032，该第一接触部件1032朝向第一偏压件102的一端渐缩为第一支撑点105，该第一支撑点105与第一偏压件102点接触。

通过上述内容发现，第一支撑点105与第一偏压件102相抵，使得陶瓷压电组件103与第一偏压件102形成点接触，第一偏压件102沿压电陶瓷件1031的轴线方向上抵推压电陶瓷件1031，让压电陶瓷件1031受到的力的方向始终在压电陶瓷件1031的轴线上，因此，即使陶瓷压电组件103设置在外壳101外部的输出端受到(切向力)径向力，设置在外壳101内的压电陶瓷件1031也仅仅受到沿其轴向的力，可以避免压电陶瓷件1031在切向力的作用下折断损坏，进而让压电陶瓷件1031可承受较高负载，延长使用寿命，并可运用于更多的环境中。

进一步地，如图4所示，第一支撑点105与第一偏压件102背离外壳101的内底面10131一侧的中心点相接触。

进一步地，如图4所示，第一接触部件1032为第一半球体件，且第一支撑点105位于第一半球体件上。第一半球体件采用硬质材料，优选为钨钢半球或陶瓷半球。第一半球体件可粘贴固定在压电陶瓷件1031的一端，或者通过卡接固定、锁紧件固定等方式固定在压电陶瓷件1031上。可以理解的，第一接触部件1032也可以为半椭圆形件、或者其他不规则形件代替，原则上与压电陶瓷件1031朝向第一偏压件102的一端相连的连接件上有第一支撑点105，可与第一偏压件102形成一个点接触即可。

如图4所示，外壳101包括壳体1012以及与壳体1012相连接的基部1013，壳体1012为两端开口的管状结构，其中，壳体1012的顶部具有安装口10120，壳体1012的顶部设有与之相连的盖体1011，盖体1011盖住安装口10120，基部1013连接至壳体1012的底部。其中，如图5所示，基部1013上开设有开口朝上的容纳腔1014，外壳101的内底面10131为容纳腔1014的腔底，第一偏压件102为簧片，设置在容纳腔1014内，且第一偏压件102的至少部分与容纳腔1014的腔底相互隔开(即第一偏压件102与内底面10131之间存在一定间隙)，从而在第一偏压件102抵接第一接触部件1032时，可提供足够的形变空间，使第一偏压件102可向下弯曲。其中，第一偏压件102与基部1013的内壁相固定，可通过胶粘或螺钉等方式固定，在一些实施例中，第一偏压件102也可以与壳体1012形成固定。

进一步地，如图4所示，盖体1011与壳体1012可拆卸连接，从而可将盖体1011拆卸下来，方便压电陶瓷致动器100内的部件检修，降低成本。盖体1011与壳体1012可为螺纹旋合，也可为卡箍连接。

在一些实施方式中，如图4所示，第一偏压件102也可为弹性块或其他弹性组件等，只要第一偏压件102的有效形变曲线为线性(有效形变曲线为线性指本发明的压电陶瓷致动器预设位状态的第一偏压件102的形变曲线为线性)。当第一偏压件102为弹性块时，第一偏压件102直接嵌入在基部1013的容纳腔1014内，第一偏压件102的上表面为弹性面且具有一定强度，第一偏压件102的侧壁或底面与基部1013固定，该弹性面可弹性变形且变形时该弹性面与第一接触部件1032有且只有一个接触点，即第一支撑点105。可以理解的是，第一偏压件102的结构可为多种，只要其能够达到在第一接触部1032与第一偏压件102在接触过程中一直为点接触的目的即可。

另外，如图4和图5所示，基部1013与壳体1012连接处的结构形状相匹配，基部1013与壳体1012可拆卸连接，从而可将基部1013与壳体1012分开，便于维修和更换部件，解决了现有技术中致动器不可维修的问题，进一步可以降低成本。

具体的说，在本实施例中，如图4和图5所示，容纳腔1014具有由上至下排列的第一腔室10141和第二腔室10142，且第一腔室10141和第二腔室10142相连通，第一腔室10141的横截面大于第二腔室10142的横截面，并在第二腔室10142的顶部形成台肩10143。其中第一偏压件102放置在台肩10143上，并与腔底相对隔开，且壳体1012插入第一腔室10141中，并与台肩10143相抵。台肩10143支撑住第一偏压件102，第二腔室10142为第一偏压件102提供形变空间。且壳体1012插入到第一腔室10141中，台肩10143对壳体1012形成限位，与壳体1012的底部相抵，壳体1012与台肩10143相配合夹持住第一偏压件102，从而可实现第一偏压件102的固定。

如图4和图5所示，当基部1013与壳体1012可拆卸连接，壳体1012与第一腔室10141的侧壁螺纹连接。基部1013螺纹连接在壳体1012上，基部1013的主要作用是给第一偏压件102施加向上的紧固力，使第一偏压件102变形，让第一接触部件1032与第一偏压件102保持点接触。外壳101内形成安全空间，让压电陶瓷件1031封闭在外壳101里，保护压电陶瓷件1031不受外界影响，保证其使用寿命。另外，基部1013与壳体1012可拆卸连接，压电陶瓷致动器100内不会形成完全密封的空腔，因此，压电陶瓷致动器100可运用在真空环境中，不会受因真空环境所产生的压力差的影响，当然也可运用在普通环境中。

可以理解的，如图4和图5所示，壳体1012与第一腔室10141的侧壁也可以卡接固定。或者在壳体1012与基部1013不可拆卸时，直接胶粘固定，又或者是，壳体1012与基部1013采用一体结构。壳体1012与基部1013的固定不局限于上述壳体1012插入到基部1013中的形式，也可是基部1013插入到壳体1012中，壳体1012的内壁设有螺纹，基部1013的外壁设有螺纹，壳体1012与基部1013通过螺纹旋合固定，此时第一偏压件102可直接胶粘或卡接固定在基部1013内。壳体1012与基部1013的连接形式有多种，在此不再一一举例。

另外，如图4所示，压电陶瓷件1031背离第一偏压件102的一端设置有输出轴1033，盖体1011上设有通孔，输出轴1033穿设于该通孔内，且输出轴1033可在该通孔内自由伸缩。输出轴1033沿轴方向的两端定义为第一端和第二端，其中，输出轴1033的第一端连接至压电陶瓷件1031背离第一偏压件102的一端，且输出轴1033可活动地设置在放置腔1010的开口处；输出轴1033的第二端即输出端，输出轴1033的第二端开设有安装孔10330。通过安装孔10330，可插入安装件，进而连接输出轴1033和外部的平台或承载装置等。输出轴1033的第一端与压电陶瓷件1031可粘贴固定或者通过卡接固定、锁紧件固定在压电陶瓷件1031上。可理解的，壳体101的高度也可高于盖体1011的顶部所在位置，此时输出轴1033穿出盖体1011，但输出轴1033整体还在壳体101中，可在输出轴1033上再连接延伸轴，进而支撑平台。

具体的说，如图4和图5所示，输出轴1033的第一端至少部分朝向壳体1012的侧壁方向延伸，形成支撑部10331，且支撑部10331与盖体1011相隔开。为了让压电陶瓷件1031预紧，支撑部10331与盖体1011之间设置有第二偏压件1034，第二偏压件1034的两端分别抵接盖体1011和支撑部10331，保证压电陶瓷件1031能够整个设置在放置腔1010内并对其提供预紧力。放置腔1010为圆柱形腔室，支撑部10331的外部形状与放置腔1010的截面形状相匹配，且与放置腔1010的壁面相抵触，压电陶瓷件1031形变时推动输出轴1033运动进而输出位移，支撑部10331沿放置腔1010的壁面滑动。可以理解的是，放置腔1010也可以是其他形状的腔室，只要其能够为外壳内的部件提供足够的空间即可。可以理解的，外壳101的顶部为开口端，开口端处可盖有盖体，也可无盖体。在无盖体时，输出轴1033支撑贯穿外壳101顶部的开口端。且开口端的开口大小与输出轴1033相匹配。

如图4所示，第二偏压件1034可为碟形弹簧(下称碟簧)，该碟簧位于输出轴1033的支撑部10331和盖体1011之间，在盖体1011利用螺纹向下拧紧时，盖体1011和支撑部10331之间的距离缩短，碟簧被压缩，同时碟簧输出一定量的弹性力。碟簧的弹性力和碟簧被压缩形变量形成的关系曲线在一定压缩形变量后趋于稳定，即碟簧在一定的压缩形变量之后，输出的弹性力达到稳定，持续在某个值。这样可以保证在该机构使用过程中压电陶瓷件1031输出位移，进一步压缩碟簧时，碟簧输出的弹性力恒定不变。碟簧设置的状态处于对外输出的弹性力达到稳定。第一偏压件102可以为簧片，此簧片受到大小在前述碟簧的持续稳定弹性力及之内的力作用下，具有有效形变曲线为线性的特性，从而可让输出轴1033与压电陶瓷件1031运动频率相同，碟簧的弹性力让压电陶瓷件1031归位时可带动输出轴1033一起同步归位，压电陶瓷致动器100的精度更高。可理解的，第二偏压件1034可为橡胶弹性块或多个碟形弹簧的组合，只要第二偏压件1034在一定的压缩形变量之后，第二偏压件1034输出的弹性力达到稳定，持续在某个值。

在通电前，第二偏压件1034和第一偏压件102对压电陶瓷件1031的预紧力相同，均为F1时，其大小为第二偏压件的弹性形变拐点处的弹性力值(即前述第二偏压件1034输出的弹性力达到稳定，持续在某个值)，在该弹性变形拐点处，第二偏压件1034即使进一步被压缩形变，但力输出基本不变。而第一偏压件的有效形变曲线为线性，需要增加压力才会增加形变量，故而由于第二偏压件1034施加的弹性力恒定不变则第一偏压件102维持一定的形变量。如此，在对压电陶瓷件1031加电时，压电陶瓷件1031在轴向方向上膨胀延伸，第二偏压件1034被压电陶瓷件1031推动发生形变，但第二偏压件1034对压电陶瓷件1031压力不变，因此，压电陶瓷件1031对第一偏压件102的作用力也不会变化，这使第一偏压件102不会发生形变，即压电陶瓷件1031的形变完全转化为陶瓷压电组件103的位移输出。

可以理解的，平台移动装置1中的压电陶瓷致动器除上述压电陶瓷致动器外，也可为其他类型的压电陶瓷致动器。

如图6所示，尺蠖电机300包括壳部301、动子302、设置在壳部301内的4组压电陶瓷驱动器304，压电陶瓷驱动器304与壳部301固定，并贴着动子302。动子302的两侧分别设有2组压电陶瓷驱动器304。每组压电陶瓷驱动器中具有2个压电陶瓷部，分别是第一压电陶瓷部3041和第二压电陶瓷部3042，第一压电陶瓷部3041和第二压电陶瓷部3042之间设有隔离件3043；其中，在通电后，第一压电陶瓷部3041沿箭头A的方向变形，第二压电陶瓷部3042沿箭头B的方向变形，如此，可以使得一组压电陶瓷驱动器304发生摆臂和位移。图中的多组压电陶瓷驱动器304结构均相同，因此，在通电后也发生摆臂和位移，且各组压电陶瓷驱动器304的运动频率不同，从而在几组压电陶瓷驱动器304配合下，可以推动动子302沿导轨303滑动，动子302向上滑动进而推动图1所示的基座400向上运动，以带动位于基座400上方的平台实现大行程运动。

进一步的，如图3所示，底板200上设有传感器600，传感器600用于检测被压电陶瓷致动器100驱动的平台的位移量。

传感器106的数量与压电陶瓷致动器100的数量相同，且一个压电陶瓷致动器100附近设置一个传感器600。如图3所示，压电陶瓷致动器100为四个，传感器600也为四个。平台的下表面安装有支架700，支架700的一个角端与一个压电陶瓷致动器100的输出轴相固定。四个传感器600分别靠近支架700的4个角端，即传感器600靠近对应的压电陶瓷致动器100，可检测其对应的压电陶瓷致动器100驱动的平台位移量。传感器设置多个，可分开进行位移反馈，从而可根据传感器的反馈，可重复调整平台不同的区域，实现更精准的调节平台位移。

可以理解的，传感器600也可以设置在其他位置，不局限于图示位置。传感器也可为3个，5个等不同的数量。传感器的数量与压电致动器的数量也可以不同。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种平台移动装置，其特征在于，包括：

底板(200)；

基座(400)，设置在所述底板(200)的上方；

至少三个尺蠖电机(300)，用于驱动所述基座(400)，以带动位于所述基座(400)上方的平台移动；所述尺蠖电机(300)设置在所述底板(200)上，所述尺蠖电机(300)中至少三个不共线；各所述尺蠖电机(300)的输出方向一致；以及，

至少三个压电陶瓷致动器(100)，用于驱动所述平台；所述压电陶瓷致动器(100)与所述基座(400)相连，所述压电陶瓷致动器(100)中至少三个不共线；各所述压电陶瓷致动器(100)的输出方向与所述尺蠖电机(300)的输出方向相同。

2.根据权利要求1所述的平台移动装置，其特征在于，所述尺蠖电机(300)沿所述基座(400)的周边设置并间隔开。

3.根据权利要求1或2所述的平台移动装置，其特征在于，任意相邻的两个所述尺蠖电机(300)之间距离相等。

4.根据权利要求1所述的平台移动装置，其特征在于，所述压电陶瓷致动器(100)沿所述基座(400)的周边设置并间隔开。

5.根据权利要求1或4所述的平台移动装置，其特征在于，任意相邻的两个所述压电陶瓷致动器(100)之间距离相等。

6.根据权利要求1或4所述的平台移动装置，其特征在于，相邻的两个所述压电陶瓷致动器(100)之间设置有至少一个所述尺蠖电机(300)。

7.根据权利要求1所述的平台移动装置，其特征在于，所述基座(400)为框形结构。

8.根据权利要求2或7所述的平台移动装置，其特征在于，所述基座(400)为矩形框结构，包括四条侧边，四条所述侧边围设形成所述基座(400)；

四条所述侧边上分别至少设置有一个所述尺蠖电机(300)。

9.根据权利要求8所述的平台移动装置，其特征在于，所述基座(400)的直角处设置有所述压电陶瓷致动器(100)。

10.根据权利要求1所述的平台移动装置，其特征在于，所述基座(400)的底部开设有安装槽(401)；所述尺蠖电机(300)安装在所述安装槽(401)中，且所述尺蠖电机(300)的动子抵持所述安装槽(401)的顶部，所述尺蠖电机(300)的定子设置在所述底板(200)上。

11.根据权利要求1所述的平台移动装置，其特征在于，所述压电陶瓷致动器(100)沿所述基座(400)的高度方向贯穿并固定至所述基座(400)，且与所述基座(400)可拆卸连接。

12.根据权利要求1所述的平台移动装置，其特征在于，所述平台移动装置还包括设置在所述底板(200)上方且与所述底板(200)平行的弹性片(500)，且所述弹性片(500)与各所述压电陶瓷致动器(100)的输出端相连。

13.根据权利要求12所述的平台移动装置，其特征在于，所述底板(200)上设置有若干向上延伸的定位柱(201)，且所述弹性片(500)与所述定位柱(201)相连；其中，各所述压电陶瓷致动器(100)的输出端与所述定位柱(201)之间的所述弹性片(500)的长度相等。

14.根据权利要求13所述的平台移动装置，其特征在于，所述弹性片(500)设有多个，且一个所述弹性片(500)至少连接一个所述压电陶瓷致动器(100)的输出轴(1033)。

15.根据权利要求1所述的平台移动装置，其特征在于，所述压电陶瓷致动器(100)包括：

外壳(101)，所述外壳(101)内具有至少一端开口的放置腔(1010)；

第一偏压件(102)，设置在所述放置腔(1010)内，且所述第一偏压件(102)与所述外壳(101)的内底面(10131)相对设置；以及，

陶瓷压电组件(103)，所述陶瓷压电组件(103)包括设置在所述放置腔(1010)内的压电陶瓷件(1031)、与所述压电陶瓷件(1031)相连且贯穿所述开口的输出轴(1033)，以及与所述压电陶瓷件(1031)朝向所述第一偏压件(102)的一端相连的第一接触部件(1032)；且所述压电陶瓷件(1031)在通电后沿所述外壳(101)的内底面(10131)到所述放置腔(1010)具有开口的一端的方向上可活动的伸缩形变；

所述第一接触部件(1032)朝向所述第一偏压件(102)的一端渐缩为第一支撑点(105)，所述第一支撑点(105)与所述第一偏压件(102)点接触。

16.根据权利要求1所述的平台移动装置，其特征在于，所述底板(200)上设有传感器(600)，所述传感器(600)用于检测平台的位移量；所述传感器(600)的数量与所述压电陶瓷致动器(100)的数量相同，且一个所述压电陶瓷致动器(100)附近设置一个所述传感器(600)。

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