CN204935601U - 一种高精度宏微组合驱动转台 - Google Patents

Abstract

一种高精度宏微组合驱动转台属于微动转台技术；在底座上依次配置宏动转台底座、宏动转台顺转带轮、顺转宏动转台、宏动转台逆转带轮、逆转宏动转台、微动转台底座、逆转微动转台和载物台，采用顺、逆转压电微动驱动器与形状记忆聚合物顺、逆宏动驱动器组合结构，利用形状记忆聚合物的形状记忆特性，用于驱动物体运动，以形状记忆效应驱动代替传统的机械驱动方式，大幅度简化了驱动系统结构，降低了控制过程的复杂性，本台具有结构简单紧凑、易于控制、定位精度高、使用可靠的特点。

Description

一种高精度宏微组合驱动转台

技术领域

本发明创造属于微动转台技术，主要涉及一种高精度的宏微组合驱动转台。

背景技术

高精度转台在现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。目前，高精度转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，目前高精度转台的宏动驱动多采用传统的机械传动装置，结构繁琐，控制过程复杂，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技术存在的问题，设计提供一种新结构的高精度宏微组合驱动转台，通过采用压电驱动器为微动驱动器，与采用形状记忆聚合物驱动器为宏动驱动器的组合结构，达到适应粗极定位的宏动驱动、满足精密定位的微动驱动，实现转台双向转动的目的。

本发明创造的目的是这样实现的：在底座上从下至上依次配置宏动转台底座、宏动转台顺转带轮、顺转宏动转台、宏动转台逆转带轮、逆转宏动转台、微动转台底座、逆转微动转台和载物台，所述载物台通过载物台安装螺栓固装在逆转微动转台上端面上，所述微动转台底座通过微动转台安装螺栓固装在逆转宏动转台上端面上，所述逆转宏动转台通过逆转宏动转台安装螺栓固装在宏动转台逆转带轮上端面上，所述宏动转台逆转带轮通过与固装在宏动转台底座内的转轴转动配合安装在顺转宏动转台中心部位上，所述顺转宏动转台通过顺转宏动转台安装螺栓固装在宏动转台顺转带轮上端面上，所述宏动转台顺转带轮通过与转轴转动配合安装在宏动转台底座内，所述宏动转台底座通过宏动转台底座安装螺栓固配在底座上；在微动转台底座内部上通过四个顺转微动柔性机构安装顺转微动转台，所述逆转微动转台通过四个逆转微动柔性机构安装在顺转微动转台的内部，逆转压电微动驱动器分别配置在顺转微动转台上相对设置的槽口内，所述逆转压电微动驱动器的两端分别与顺转微动转台和逆转微动转台接触配合，顺转压电微动驱动器分别配置在微动转台底座上相对设置的槽口内，所述顺转压电微动驱动器的两端分别与微动转台底座和顺转微动转台接触配合；宏动转台逆转带套装在宏动转台逆转带轮上，所述宏动转台逆转带的两端分别通过两个第一紧固件与在左、右侧配置的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器的一端连接，所述左、右侧的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器的另一端通过第二紧固件与顺转宏动转台连接，其中左侧的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器处于展开伸长的预变形状态，右侧的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器处于折叠缩短的原始状态；宏动转台顺转带套配在宏动转台顺转带轮上，所述宏动转台顺转带的两端分别通过两个第三紧固件与在左、右侧配置的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器的一端连接，所述左、右侧的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器的另一端通过第四紧固件与宏动转台底座连接，其中左侧的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器处于折叠缩短的原始状态，右侧的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器处于展开伸长的预变形状态，至此构成一种高精度宏微组合驱动转台。

本发明创造利用形状记忆聚合物的形状记忆特性，处于预变形状态的形状记忆聚合物被加热到它的转变温度时，会展现出形状记忆效应，发生形状回复。若形状记忆聚合物的二端被约束，在温度激励下会产生很大的回复力，可用于驱动物体运动。将形状记忆聚合物应用于转台的宏动驱动器设计，以形状记忆效应驱动代替传统的机械驱动方式，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、易于控制和定位精度高、使用可靠的特点，在工程中具有更广泛的应用前景。

附图说明

图1是一种高精度宏微组合驱动转台总体配置结构示意图；

图2是微动转台底座装配结构示意图；

图3是宏动转台底座装配结构示意图；

图4是图3中A—A向剖视图。

图中件号说明：

1、底座、2、宏动转台底座、3、宏动转台底座安装螺栓、4、宏动转台顺转带轮、5、转轴、6、宏动转台顺转带、7、第一紧固件、8、形状记忆聚合物顺转宏动驱动器、9、第二紧固件、10、顺转宏动转台、11、顺转宏动转台安装螺栓、12、宏动转台逆转带轮、13、宏动转台逆转带、14、形状记忆聚合物逆转宏动驱动器、15、逆转宏动转台、16、逆转宏动转台安装螺栓、17、微动转台安装螺栓、18、微动转台底座、19、顺转微动柔性机构、20、顺转微动转台、21、顺转压电微动驱动器、22、逆转微动柔性机构、23、逆转微动转台、24、逆转压电微动驱动器、25、载物台安装螺栓、26、载物台、27、第三紧固件、28、第四紧固件。

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。一种高精度宏微组合驱动转台，在底座1上从下至上依次配置宏动转台底座2、宏动转台顺转带轮4、顺转宏动转台10、宏动转台逆转带轮12、逆转宏动转台15、微动转台底座18、逆转微动转台23和载物台26，所述载物台26通过载物台安装螺栓25固装在逆转微动转台23上端面上，所述微动转台底座18通过微动转台安装螺栓17固装在逆转宏动转台15上端面上，所述逆转宏动转台15通过逆转宏动转台安装螺栓16固装在宏动转台逆转带轮12上端面上，所述宏动转台逆转带轮12通过与固装在宏动转台底座2内的转轴5转动配合安装在顺转宏动转台10中心部位上，所述顺转宏动转台10通过顺转宏动转台安装螺栓11固装在宏动转台顺转带轮4上端面上，所述宏动转台顺转带轮4通过与转轴5转动配合安装在宏动转台底座2内，所述宏动转台底座2通过宏动转台底座安装螺栓3固配在底座1上；在微动转台底座18内部上通过四个顺转微动柔性机构19安装顺转微动转台20，所述逆转微动转台23通过四个逆转微动柔性机构22安装在顺转微动转台20的内部，逆转压电微动驱动器24分别配置在顺转微动转台20上相对设置的槽口内，所述逆转压电微动驱动器24的两端分别与顺转微动转台20和逆转微动转台23接触配合，顺转压电微动驱动器21分别配置在微动转台底座18上相对设置的槽口内，所述顺转压电微动驱动器21的两端分别与微动转台底座18和顺转微动转台20接触配合；宏动转台逆转带13套装在宏动转台逆转带轮12上，所述宏动转台逆转带13的两端分别通过两个第一紧固件7与在左、右侧配置的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14的一端连接，所述左、右侧的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14的另一端通过第二紧固件9与顺转宏动转台10连接，其中左侧的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14处于展开伸长的预变形状态，右侧的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14处于折叠缩短的原始状态；宏动转台顺转带6套配在宏动转台顺转带轮4上，所述宏动转台顺转带6的两端分别通过两个第三紧固件27与在左、右侧配置的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8的一端连接，所述左、右侧的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8的另一端通过第四紧固件28与宏动转台底座2连接，其中左侧的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8处于折叠缩短的原始状态，右侧的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8处于展开伸长的预变形状态。所述顺转微动柔性机构19和逆转微动柔性机构22均采用直梁型柔性铰链、或倒角型柔性铰链、或圆弧型柔性铰链、或椭圆型柔性铰链。

实现转台顺转微动驱动的过程：顺转压电微动驱动器21通电产生伸长运动，驱动顺转微动柔性机构19发生弯曲变形，带动顺转微动转台20及嵌在其内部的逆转微动转台23产生顺转微动，实现了转台顺转微动驱动，保持对顺转压电微动驱动器21通电，顺转微动转台20相对微动转台底座18静止不动。顺转压电微动驱动器21断电回缩，顺转微动柔性机构19由于弹性回复作用回弹到初始位置，带动顺转微动转台20及嵌在其内部的逆转微动转台23回到初始位置。通过控制顺转压电微动驱动器21的驱动电压可控制其伸长运动，从而控制顺转微动转台20的顺转角度。

实现转台逆转微动驱动的过程：逆转压电微动驱动器24通电产生伸长运动，驱动逆转微动柔性机构22发生弯曲变形，带动逆转微动转台23产生逆转微动，实现转台逆转微动驱动，保持对逆转压电微动驱动器24通电，逆转微动转台23相对微动转台底座18静止不动。逆转压电微动驱动器24断电回缩，逆转微动柔性机构22由于弹性回复作用回弹到初始位置，带动逆转微动转台23回到初始位置。通过控制逆转压电微动驱动器24的驱动电压可控制其伸长运动，从而控制逆转微动转台23的逆转角度。

实现转台顺转宏动驱动的过程：对形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8内置的电阻丝网通电加热，使温度达到形状记忆聚合物转变温度，形状记忆聚合物的形状记忆效应驱动处于展开预变形状态的右侧形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8发生形状回复而折叠，从而驱动宏动转台顺转带6沿顺时针运动一定的位移，宏动转台顺转带6带动宏动转台顺转带轮4和顺转宏动转台10沿顺时针转动相应的角度，同时使处于折叠状态的左侧形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8发生预变形而展开，实现了转台顺转宏动驱动。停止对形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8内置的电阻丝网通电加热，顺转宏动转台10相对宏动转台底座2静止不动。再次对形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8内置的电阻丝网通电加热，使温度达到形状记忆聚合物转变温度，此时处于展开预变形状态的左侧形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8发生形状回复而折叠，从而驱动宏动转台顺转带6沿逆时针运动一定的位移，宏动转台顺转带6带动宏动转台顺转带轮4和顺转宏动转台10沿逆时针转动相应的角度，同时使处于折叠状态的右侧形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8发生预变形而展开，驱动顺转宏动转台10回到初始位置。通过控制形状记忆聚合物顺转宏动驱动器8的激励温度可控制其变形量，使宏动转台顺转带6顺时针运动相应的位移，从而控制顺转宏动转台10的顺转角度。

实现转台逆转宏动驱动的过程：对形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14内置的电阻丝网通电加热，使温度达到形状记忆聚合物转变温度，形状记忆聚合物的形状记忆效应驱动处于展开状态的左侧形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14发生形状回复而折叠，从而驱动宏动转台逆转带13沿逆时针运动一定的位移，宏动转台逆转带13带动宏动转台逆转带轮12和逆转宏动转台15沿逆时针转动相应的角度，同时使处于折叠状态的右侧形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14发生预变形而展开，实现了转台逆转宏动驱动。停止对形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14内置的电阻丝网通电加热，逆转宏动转台15相对宏动转台底座2静止不动。再次对形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14内置的电阻丝网通电加热，使温度达到形状记忆聚合物转变温度，此时处于展开预变形状态的右侧形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14发生形状回复而折叠，从而驱动宏动转台逆转带13沿顺时针运动一定的位移，宏动转台逆转带13带动宏动转台逆转带轮12和逆转宏动转台15沿顺时针转动相应的角度，同时使处于折叠状态的左侧形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14发生预变形而展开，驱动逆转宏动转台15回到初始位置。通过控制形状记忆聚合物逆转宏动驱动器14的激励温度可控制其变形量，使宏动转台逆转带13逆时针运动相应的位移，从而控制逆转宏动转台15的逆转角度。

Claims (2)

1.一种高精度宏微组合驱动转台，其特征在于：在底座(1)上从下至上依次配置宏动转台底座(2)、宏动转台顺转带轮(4)、顺转宏动转台(10)、宏动转台逆转带轮(12)、逆转宏动转台(15)、微动转台底座(18)、逆转微动转台(23)和载物台(26)，所述载物台(26)通过载物台安装螺栓(25)固装在逆转微动转台(23)上端面上，所述微动转台底座(18)通过微动转台安装螺栓(17)固装在逆转宏动转台(15)上端面上，所述逆转宏动转台(15)通过逆转宏动转台安装螺栓(16)固装在宏动转台逆转带轮(12)上端面上，所述宏动转台逆转带轮(12)通过与固装在宏动转台底座(2)内的转轴(5)转动配合安装在顺转宏动转台(10)中心部位上，所述顺转宏动转台(10)通过顺转宏动转台安装螺栓(11)固装在宏动转台顺转带轮(4)上端面上，所述宏动转台顺转带轮(4)通过与转轴(5)转动配合安装在宏动转台底座(2)内，所述宏动转台底座(2)通过宏动转台底座安装螺栓(3)固配在底座(1)上；在微动转台底座(18)内部上通过四个顺转微动柔性机构(19)安装顺转微动转台(20)，所述逆转微动转台(23)通过四个逆转微动柔性机构(22)安装在顺转微动转台(20)的内部，逆转压电微动驱动器(24)分别配置在顺转微动转台(20)上相对设置的槽口内，所述逆转压电微动驱动器(24)的两端分别与顺转微动转台(20)和逆转微动转台(23)接触配合，顺转压电微动驱动器(21)分别配置在微动转台底座(18)上相对设置的槽口内，所述顺转压电微动驱动器(21)的两端分别与微动转台底座(18)和顺转微动转台(20)接触配合；宏动转台逆转带(13)套装在宏动转台逆转带轮(12)上，所述宏动转台逆转带(13)的两端分别通过两个第一紧固件(7)与在左、右侧配置的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器(14)的一端连接，所述左、右侧的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器(14)的另一端通过第二紧固件(9)与顺转宏动转台(10)连接，其中左侧的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器(14)处于展开伸长的预变形状态，右侧的形状记忆聚合物逆转宏动驱动器(14)处于折叠缩短的原始状态；宏动转台顺转带(6)套配在宏动转台顺转带轮(4)上，所述宏动转台顺转带(6)的两端分别通过两个第三紧固件(27)与在左、右侧配置的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器(8)的一端连接，所述左、右侧的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器(8)的另一端通过第四紧固件(28)与宏动转台底座(2)连接，其中左侧的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器(8)处于折叠缩短的原始状态，右侧的形状记忆聚合物顺转宏动驱动器(8)处于展开伸长的预变形状态。

2.根据权利要求1所述的一种高精度宏微组合驱动转台，其特征在于：所述顺转微动柔性机构(19)和逆转微动柔性机构(22)均采用直梁型柔性铰链、或倒角型柔性铰链、或圆弧型柔性铰链、或椭圆型柔性铰链。