CN2877132Y - 微位移动装置 - Google Patents

Abstract

微位移动装置，包括移动模块和两个压电陶瓷。所述移动模块包括X方向杠杆、X方向弹性变形区、移动件固定台以及Y方向移动区，Y方向移动区包括Y方向杠杆、Y方向弹性变形区。X方向压电陶瓷一端接触预紧螺钉，另一端与X方向杠杆的驱动作用点接触，X方向杠杆的输出作用点与X方向弹性变形区一体连接；在X方向弹性变形区内切割出Y方向容置槽、Y方向移动区及移动件固定台。Y方向压电陶瓷嵌在Y方向容置槽中，一端接触Y方向预紧垫片，另一端则接触Y方向杠杆驱动作用点。Y方向输出作用点与Y方向弹性变形区一侧一体连接，移动件固定台位于后者中间。本装置实现二维位移体积小，精度高，可减少多工件装配之误差。

Description

微位移动装置

技术领域

本实用新型涉及一种微位移动装置，特别是一种利用压电陶瓷使弹性材料产生形变的二维调节的一体化微位移动装置。

背景技术

在航空、航天、微显示面板成像、测量传感器、微型机械加工、装配和封装领域微位移动装置的应用越来越广，结构形式有多种。现有常见的微位移动装置的结构形式有利用弹性元件椭圆放大机构将压电陶瓷较小机械位移放大为大机械位移的装置，如CN02245100.5号专利公布的新型大位移精密微动工作台，上述该结构只能作位移放大调节，而且要实现二维调节时结构庞大。

针对这一点，本申请人在其申请号为200520043184.6的中国实用新型专利申请中公开了一种利用杠杆原理的微位移动装置。如图1所示，该微位移装置包括：移动模块11、压电陶瓷12、预紧螺钉13，所述移动模块11切割出杠杆110、弹性变形区116、移动件固定台115及容置槽117，所述杠杆110包括杠杆主体111、驱动作用点112、支点113及输出作用点114，支点113在驱动作用点112、输出作用点114之间。压电陶瓷12嵌在移动模块11的容置槽117中，并与所述杠杆110的驱动作用点112相接触，预紧螺钉13安装于移动模块11侧旁并凸伸入容置槽117与压电陶瓷12接触，从而产生一定的预紧力，使移动模块11结构产生预变形，并清除移动模块11的安装间隙。所述弹性变形区116一端与杠杆110的输出作用点114一体连接，另一端连接移动件固定台115，所述移动件固定台115位于弹性变形区116中央，在前述连接处正对面也与弹性变形区116相连。

该实用新型采用压电陶瓷驱动，有极高的位移分辨率和重复定位精度，控制方便，制造工艺、装配工艺简单，并可根据需要放大或缩小输出位移，因而应用广泛，具有较高的商业价值。

但是如果要实现二维调节，则需要将两个利用杠杆原理的一维调节的微位移动装置上下叠合连接，而多工件装配往往会存在误差，这对于需要精确控制的微位移动装置有一定的影响，而且整个装置结构较复杂、体积较大，加工成本高，不利于工件的小型化。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述微位移动装置用于二维调节时所存在的缺点，从而提供的一种由单一元件实现二维位移的小型微位移动装置。

本实用新型的微位移动装置，包括移动模块、X方向压电陶瓷、X方向预紧螺钉、Y方向压电陶瓷、Y方向预紧垫片。其中的移动模块包括X方向容置槽、X方向杠杆、X方向弹性变形区、移动件固定台以及Y方向移动区、Y方向容置槽，Y方向移动区包括Y方向杠杆、Y方向弹性变形区。其特征在于，所述的微位移动模块所有部分是由弹性材料一体切割而成，所述Y方向移动区、Y方向容置槽及移动件固定台切割于所述X方向弹性变形区中；X方向压电陶瓷嵌在X方向弹性变形区外侧X方向容置槽中，X方向预紧螺钉凸伸入X方向容置槽与X方向压电陶瓷接触，Y方向压电陶瓷嵌在Y方向弹性变形区外侧容置槽中，Y方向预紧垫片嵌入Y方向容置槽中的Y方向压电陶瓷顶端。当X方向压电陶瓷工作时，X方向压电陶瓷机械位移通过X方向杠杆的驱动作用点作用到Y方向移动区上，从而驱使Y方向移动区带动移动件固定台发生X方向位移。当Y方向压电陶瓷工作时，Y方向压电陶瓷机械位移通过Y方向杠杆的驱动作用点作用到移动件固定台发生Y方向位移。

本实用新型的微位移动装置以一个移动模块实现二维位移，不仅工件体积小，并且加工中心的一次成型加工提高了位移的精确度，可减少多工件装配增加的误差。

附图说明

图1是申请号为200520043184.6的中国实用新型专利的微位移动装置的结构示意图；

图2是本实用新型的微位移动装置的结构示意图；

图3是本实用新型的用于数码曝光的LCD微位移动装置的示意图。

具体实施方式

请参见图2，本实用新型微位移动装置与本申请人在先申请的二维调节的微位移动装置实用新型相比，其基本原理相同，但二维调节由一个部件完成。具体地，本实用新型二维微位移动装置，包括移动模块21、X方向压电陶瓷22、X方向预紧螺钉23、Y方向压电陶瓷24、Y方向预紧垫片(图未示)。其中的移动模块21内包含X方向容置槽25、X方向杠杆211、X方向弹性变形区212、Y方向移动区213及移动件固定台214、Y方向容置槽26，Y方向移动区213包括Y方向杠杆2131、Y方向弹性变形区2132。所述的移动模块21是由弹性材料如弹簧钢或高弹性的锡青铜、铝青铜、铍青铜等一体切割而成，经工艺处理后具有很高的弹性。图2实施例中，X方向杠杆211上的X方向支点2111在X方向驱动作用点2112和X方向输出作用点2113之外。X方向预紧螺钉23凸伸入X方向容置槽25与X方向压电陶瓷22接触，从而产生一定的预紧力，X方向压电陶瓷22另一端与X方向杠杆的驱动作用点2112相接触，X方向杠杆的输出作用点2113与所述X方向弹性变形区212一体连接。在X方向弹性变形区212内切割出Y方向容置槽26、Y方向移动区213及移动件固定台214。Y方向压电陶瓷24嵌在Y方向容置槽26中，其一端与Y方向预紧垫片(图未示)接触以调整预紧力，另一端则与Y方向杠杆2131的驱动作用点21312相接触。Y方向杠杆2131的支点21311在Y方向驱动作用点21312和Y方向输出作用点21313之间。Y方向弹性变形区2132一侧与Y方向输出作用点21313一体连接，而移动件固定台214切割于弹性变形区2132中间，且沿Y轴方向上下两边与弹性变形区2132一体连接。

工作时，当X方向压电陶瓷22被驱动电压驱动后，X方向压电陶瓷产生的机械位移通过移动模块的X方向杠杆的驱动作用点2112，利用杠杆原理，由X方向杠杆的支点2111作用到X方向杠杆的输出作用点2113，使X方向弹性变形区212变形，从而带动Y方向移动区213包括其中的移动件固定台214沿X方向移动。Y方向移动区213包括其中的移动件固定台214移动量的大小与X方向杠杆的驱动作用点2112到X方向杠杆的支点2111的距离和X方向杠杆的输出作用点2113到X方向杠杆支点2111的距离有关，两距离之比不同，Y方向移动区213包括其中的移动件固定台214沿X方向移动量相比压电陶瓷产生的机械位移放大或缩小。加工移动模块21时可根据需要调节上述距离比，从而产生所需的位移输出比。位移输出比确定的情况下则通过控制X方向压电陶瓷22的电压来精确控制Y方向移动区213包括其中的移动件固定台214的X方向位移量。

同理，当Y方向压电陶瓷24被驱动电压驱动后，Y方向弹性变形区2132变形，带动移动件固定台214沿Y方向移动。移动件固定台214沿Y方向移动量的大小与Y方向杠杆的位移输出比有关，位移输出比确定的情况下则通过控制Y方向压电陶瓷24的电压来精确控制移动件固定台214沿Y方向位移量。

从上述介绍可以看到，本实用新型微位移动装置既可以实现一维微位移动也可二维调节，根据需要输出位移相比压电陶瓷产生的机械位移可以放大或者缩小，完全能替代本实用新型申请人提交的申请号为200520043184.6的利用杠杆原理的微位移动装置实用新型专利申请，同时由于克服了前申请二维调节的微位移动装置体积大、结构复杂、存在装配误差的缺点，更加具有商业价值。

图3所示是用于数码曝光的LCD微位移动装置，包括实施例一所述微位移动装置2和LCD芯片3，所述LCD芯片3安装于上述微位移装置2的移动件固定台214上。

工作时，当X方向压电陶瓷22被驱动后，X方向压电陶瓷22产生的机械位移通过移动模块21结构变形带动LCD芯片3向X方向移动，驱动电压发生变化，则X方向压电陶瓷22的位移量随之变化，通过调节驱动电压，可使LCD芯片3得到不同的X方向位置，而Y方向压电陶瓷24产生的机械位移通过Y方向弹性变形区2132结构变形带动LCD芯片沿Y方向移动，驱动电压发生变化，则Y方向压电陶瓷24的位移量随之变化，通过调节驱动电压，可使LCD芯片得到不同的Y方向位置。因此该装置可使LCD芯片准确地实现X、Y两个方向的位移。控制LCD芯片的位移量使之小于LCD芯片两个像素之间的间隔距，每一个位置曝一次光，在相纸上产生一次潜影，多次图像的重叠相当于在LCD芯片两个像素之间插入多个图像点，可使图像的像素成倍增加。

由于本实用新型的二维微位移动装置采用小型压电陶瓷驱动，有极高的位移分辨率和重复定位精度，控制方便、结构一体化，体积小、工艺简单，成本较低，因而具有较高的商业价值。

Claims (2)

1、一种微位移动装置，包括移动模块、X方向压电陶瓷、X方向预紧螺钉、Y方向压电陶瓷、Y方向预紧垫片，其特征在于：所述的移动模块是由弹性材料一体切割而成，所述移动模块包括X方向容置槽、X方向杠杆、X方向弹性变形区、移动件固定台及Y方向移动区，Y方向容置槽，所述Y方向移动区包括Y方向杠杆、Y方向弹性变形区；所述X方向压电陶瓷位于X方向容置槽中，其顶端与凸伸入X方向容置槽的X方向预紧螺钉接触，另一端与X方向杠杆的驱动作用点接触，X方向杠杆的输出作用点与所述X方向弹性变形区一体连接；在X方向弹性变形区内切割出Y方向容置槽、Y方向移动区及移动件固定台，Y方向压电陶瓷嵌在Y方向容置槽中，其一端与Y方向预紧垫片接触，另一端则与Y方向杠杆的驱动作用点接触，Y方向弹性变形区一侧与Y方向杠杆的输出作用点一体连接，而移动件固定台切割于弹性变形区中间，且沿Y轴上下两边与弹性变形区一体连接。

2、一种用于数码曝光的LCD微位移动装置，包括：如权利要求1所述的微位移动装置和LCD芯片，其特征在于：所述LCD芯片固定在所述移动模块的移动件固定台上。

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