CN2586290Y - 垂直方向微位移驱动装置 - Google Patents

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CN2586290Y CN 02281261 CN02281261U CN2586290Y CN 2586290 Y CN2586290 Y CN 2586290Y CN 02281261 CN02281261 CN 02281261 CN 02281261 U CN02281261 U CN 02281261U CN 2586290 Y CN2586290 Y CN 2586290Y
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付革文
王建国
曲东升
孙立宁
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Suzhou BoShi Robotics Technology Co., Ltd.
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Boshi Prec Measurement & Contr
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Abstract

垂直方向微位移驱动装置，它涉及一种产生垂直方向微移动的装置。它由顶紧装置(5)、压电陶瓷(3)、驱动器组成；驱动器由底座、设置在底座正上方中间位置的平台、以及分别位于平台和底座两侧并相对平台和底座的中心线左右对称设置的两条小臂和两条大臂组成，底座、平台、大臂、小臂为一体结构，平台与左右小臂、左右小臂与左右大臂、左右大臂与底座之间各设有一对柔性铰链，而且每对柔性铰链相互左右对称设置；压电陶瓷设置在底座上，左右对称设置的顶紧装置分别安装在两条大臂上，两个顶紧装置与压电陶瓷的两侧紧密接触。它解决了现有的能放大的微移动装置在位移时存在偏转的问题。

Description

垂直方向微位移驱动装置
技术领域：本实用新型涉及一种产生垂直方向微移动的装置。
背景技术；目前在用的垂直方向微位移驱动装置存在以下不足：一是放大比为10倍左右的装置，在位移时有偏转，其位移量约为300μm，偏转达0.12°，影响垂直方向微位移的精度；二是另一种可实现垂直方向位移的装置，其位移量约为100μm，偏转较小，但其存在体积大(约为80×80×20mm3)，重量大(约为350克)的缺点；三是一些体积小、无偏转的装置，由于无放大功能，垂直方向位移小，仅为30μm。
实用新型内容：本实用新型为解决现有的能放大的微移动装置在位移时存在偏转的问题，以及一些无偏转的位移装置垂直方向位移过小的问题而设计一种垂直方向微位移驱动装置。本实用新型的垂直方向微位移驱动装置由顶紧装置5、压电陶瓷3、驱动器组成；驱动器由底座4、设置在底座4正上方中间位置的平台7、以及分别位于平台7和底座4两侧并相对平台7和底座4的中心线左右对称设置的两条小臂9和两条大臂8组成，底座4、平台7、大臂8、小臂9为一体结构，平台7与左右小臂9、左右小臂9与左右大臂8、左右大臂8与底座4之间各设有一对柔性铰链，而且每对柔性铰链相互左右对称设置；压电陶瓷3设置在底座4上，左右对称设置的顶紧装置5分别安装在两条大臂8上，两个顶紧装置5与压电陶瓷3的两侧紧密接触。压电效应就是1880年由居里兄弟在石英晶体上首先发现的，当压电晶体在外力的作用下发生形变时，在晶体表面可以产生与外力成比例的电荷，这种由于机械力的作用使晶体表面出现极化电荷的现象称为压电效应。同时当压电晶体置于外电场中，由于电场的作用，晶体会发生形变，形变的大小和外电场强度的大小成正比，这种由于电场的作用而使压电晶体发生形变的现象称为逆压电效应。本实用新型用压电陶瓷作为微位移驱动元件就是利用了压电陶瓷的逆压电效应，它有体积小位移分辨率高(可达纳米级至亚纳米级)、响应速度快、不发热、控制简单方便等优点。本实用新型的压电陶瓷的位移方向与驱动器的输出位移方向相垂直，由于驱动器是由三对左右对称的柔性铰链组成的两级放大机构，因此在产生垂直方向位移时不会发生偏转。本实用新型的垂直方向微位移驱动装置体积小(50×25×10mm3)、重量轻(35克)，放大比可达10倍，位移量可达150μm。本实用新型的垂直方向微位移驱动装置可应用于测量、光纤对接、微动机器人、机械加工等需要微移动的领域。
附图说明：图1是具体实施方式一的垂直方向微位移驱动装置的结构示意图，图2是具体实施方式二的垂直方向微位移驱动装置的结构示意图。
具体实施方式一：参阅图1，本实施方式的垂直方向微位移驱动装置由顶紧装置5、压电陶瓷3、驱动器组成；驱动器由底座4、设置在底座4正上方中间位置的平台7、以及分别位于平台7和底座4两侧并相对平台7和底座4的中心线左右对称设置的两条小臂9和两条大臂8组成，底座4、平台7、大臂8、小臂9为一体结构，平台7与左右小臂9、左右小臂9与左右大臂8、左右大臂8与底座4之间各设有一对柔性铰链，而且每对柔性铰链相互左右对称设置；大臂8为竖向设置，小臂9呈内端低、外端高的斜向设置，小臂9与水平线间的夹角α为3°～20°。大臂8与底座4之间的柔性铰链6-1是在大臂8下端的内外侧对称的开有两条圆弧形的凹槽10-1；小臂9与平台7和大臂8之间的柔性铰链6-3和柔性铰链6-2是在小臂9两端的上下侧对称的开有两条圆弧形的凹槽10-2。压电陶瓷3设置在底座4上，左右对称设置的顶紧装置5分别安装在两条大臂8上，两个顶紧装置5与压电陶瓷3的两侧紧密接触。顶紧装置5由紧固螺钉1和球头螺钉2组成，球头螺钉2安装在大臂8上的水平螺纹孔10的内侧，紧固螺钉1安装在螺纹孔10的外侧，紧固螺钉1使球头螺钉不会松动，定位可靠。
具体实施方式二：参阅图2，本实施方式与具体实施方式一不同的是，小臂9呈外端低、内端高的斜向设置，小臂9与水平线间的夹角α为3°～20°。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

Claims (6)

1、垂直方向微位移驱动装置，它由顶紧装置(5)、压电陶瓷(3)、驱动器组成；其特征在于驱动器由底座(4)、设置在底座(4)正上方中间位置的平台(7)、以及分别位于平台(7)和底座(4)侧并相对平台(7)和底座(4)的中心线左右对称设置的两条小臂(9)和两条大臂(8)组成，底座(4)、平台(7)、大臂(8)、小臂(9)为一体结构，平台(7)与左右小臂(9)、左右小臂(9)与左右大臂(8)、左右大臂(8)与底座(4)之间各设有一对柔性铰链，而且每对柔性铰链相互左右对称设置；压电陶瓷(3)设置在底座(4)上，左右对称设置的顶紧装置(5)分别安装在两条大臂(8)上，两个顶紧装置(5)与压电陶瓷(3)的两侧紧密接触。
2、根据权利要求1所述的垂直方向微位移驱动装置，其特征在于大臂(8)为竖向设置，小臂(9)呈内端低、外端高的斜向设置。
3、根据权利要求1所述的垂直方向微位移驱动装置，其特征在于大臂(8)为竖向设置，小臂(9)呈外端低、内端高的斜向设置。
4、根据权利要求2或3所述的垂直方向微位移驱动装置，其特征在于小臂(9)与水平线间的夹角α为3°～20°。
5、根据权利要求1所述的垂直方向微位移驱动装置，其特征在于大臂(8)与底座(4)之间的柔性铰链(6-1)是在大臂(8)下端的内外侧对称的开有两条圆弧形的凹槽(10-1)；小臂(9)平台(7)和大臂(8)之间的柔性铰链(6-3)和柔性铰链(6-2)是在小臂(9)两端的上下侧对称的开有两条圆弧形的凹槽(10-2)。
6、根据权利要求1所述的垂直方向微位移驱动装置，其特征在于顶紧装置(5)由紧固螺钉(1)和球头螺钉(2)组成，球头螺钉(2)安装在大臂(8)上的水平螺纹孔(10)的内侧，紧固螺钉(1)安装在螺纹孔(10)的外侧。
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