一種實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及精密微位移技術領域，具體涉及一種實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著微電子技術、微納米技術、宇航工程、精密工程、生物工程等學科的迅速發展，眾多科技領域如光學、儀器儀表、精密機械制造、材料科學等都急切需要定位精度和分辨率高的精密微位移技術。精密微位移技術的迅速發展，使微型精密儀器及系統開始由實驗室成功地走向市場，并且已形成了一種新的產業，而這些產業的快速發展也不斷地向精密微位移技術和設備提出了更新、更高的要求，比如要求更快的定位速度、更高的分辨率、更好的穩定性等。基于壓電驅動的柔性放大機構具有運動平滑、無需潤滑、零遲滯、精度高等性能優點。目前，國內外已有許多學者設計出各種形式的柔性放大機構，如差動式柔性放大機構、單級對稱式柔性放大機構、兩級對稱式柔性放大機構、橋式柔性放大機構等，這些柔性放大機構主要是將輸入的直線位移進行放大并以直線位移的形式輸出。在微型精密儀器中，柔性放大機構可將微位移驅動器的輸出位移放大到數百微米，極大地拓展了微位移驅動器的應用范圍和領域;在眾多的精密機械中需要高精度、高分辨率的旋轉運動，一般的柔性放大機構無法滿足旋轉運動的要求。

【發明內容】

[0003]本實用新型要解決的技術問題是，針對現有技術存在的上述缺陷，提供了一種實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置，將壓電陶瓷驅動器輸入的直線位移通過柔性放大機構放大并轉化為轉角輸出，實現高精度的旋轉運動。
[0004]本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置，包括壓電陶瓷驅動器和柔性放大機構，壓電陶瓷驅動器的輸入端通過柔性鉸鏈與柔性放大機構一端連接，柔性放大機構另一端設有輸出端，柔性放大機構包括多個桿件，多個桿件形成杠桿結構，將壓電陶瓷驅動器輸入的直線位移通過柔性放大機構內的杠桿結構放大并轉化為轉角輸出，實現高精度的旋轉運動。
[0006]接上述技術方案，所述壓電陶瓷驅動器和柔性放大機構的個數均為2個，每一個壓電陶瓷驅動器和一個柔性放大機構形成一個柔性放大輸出組件，兩個柔性放大輸出組件以輸出〗而為中;L.、對稱布置。
[0007]接上述技術方案，所述壓電陶瓷驅動器設置于柔性放大機構內，與柔性放大機構緊貼，壓電陶瓷驅動器末端通過緊定螺釘與柔性放大機構固定連接。
[0008]接上述技術方案，所述柔性放大機構包括支撐座、支桿、連桿和傳動桿，所述支桿一端底部通過第一柔性鉸鏈與支撐座連接，支桿一側通過第二柔性鉸鏈與壓電陶瓷驅動器的輸入端連接，支桿另一端通過第三柔性鉸鏈與連桿一端連接，連桿另一端通過第四柔性鉸鏈與傳動桿一端連接，傳動桿另一端與輸出端連接。
[0009]接上述技術方案，所述支桿為L形。
[00?0]接上述技術方案，所述柔性鉸鏈為半圓形，寬度B為:8?12mm，最厚度不小于:1mm，柔性鉸鏈半徑為:0.8?1.2mm。
[0011]本實用新型具有以下有益效果:
[0012]1.將壓電陶瓷驅動器輸入的直線位移通過柔性放大機構內的杠桿結構放大并轉化為轉角輸出，實現高精度的旋轉運動。
[0013]2.兩組柔性放大輸出組件以輸出端中心對稱布置，結構緊湊，采用兩個壓電陶瓷驅動器進行驅動，使輸出力矩更大，更加穩定。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型實施例中實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置的結構示意圖；
[0015]圖2是本實用新型實施例中柔性鉸鏈的主視圖；
[0016]圖3是圖2的左視圖；
[0017]圖中，1-壓電陶瓷驅動器，2-緊定螺釘，3-支撐座，4-第一柔性鉸鏈，5-第二柔性鉸鏈，6-輸入端，7-支桿，8-第三柔性鉸鏈，9-連桿，I O-第四柔性鉸鏈，11 -傳動桿，12-輸出端。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0019]參照圖1所示，本實用新型提供的一種實施例中實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置，包括壓電陶瓷驅動器I和柔性放大機構，壓電陶瓷驅動器I的輸入端6通過柔性鉸鏈與柔性放大機構一端連接，柔性放大機構另一端設有輸出端12，柔性放大機構包括多個桿件，多個桿件形成杠桿結構，將壓電陶瓷驅動器I輸入的直線位移通過柔性放大機構內的杠桿結構放大并轉化為轉角輸出，實現高精度的旋轉運動。
[0020]進一步地，所述壓電陶瓷驅動器I和柔性放大機構的個數均為2個，一個壓電陶瓷驅動器I和一個柔性放大機構形成一個柔性放大輸出組件，兩個柔性放大輸出組件以輸出端12為中心對稱布置;對稱布置結構緊湊，采用雙壓電陶瓷驅動器I進行驅動，使輸出力矩更大，輸出更穩定。
[0021]進一步地，所述壓電陶瓷驅動器I末端通過緊定螺釘2與柔性放大機構固定連接；所述的緊定螺釘2直接旋入加工在柔性放大機構體內的螺孔中，緊定螺釘2的桿端頂住壓電陶瓷驅動器I的末端從而起到預緊的作用。
[0022]進一步地，壓電陶瓷驅動器I設置于柔性放大機構內，與柔性放大機構內壁緊貼。
[0023]進一步地，所述柔性放大機構包括支撐座3、支桿7、連桿9和傳動桿11，所述支桿7一端底部通過第一柔性鉸鏈4與支撐座3連接，支桿7—側通過第二柔性鉸鏈5與壓電陶瓷驅動器I的輸入端6連接，支桿7另一端通過第三柔性鉸鏈8與連桿9 一端連接，連桿9另一端通過第四柔性鉸鏈10與傳動桿11 一端連接，傳動桿11另一端與輸出端12連接;支桿7以第一柔性鉸鏈4為支點形成一個杠桿結構，將輸入端6通過第二柔性鉸鏈5輸入的直線位移，通過支桿7另一端轉化為轉角輸出，實現高精度的旋轉運動。
[0024]進一步地，所述支桿7為L形。
[0025]進一步地，所述柔性鉸鏈為半圓形，寬度B為:8?12mm，最厚度不小于:1mm，柔性鉸鏈半徑為:0.8?1.2mm。
[0026]所述的第一柔性鉸鏈4、第二柔性鉸鏈5、第三柔性鉸鏈8和第四柔性鉸鏈10結構相同，具體結構如圖2?3所示，因半圓型柔性鉸鏈具有結構緊湊、運動精度高的特點，故本發明中采用半圓型柔性鉸鏈;為避免在柔性放大機構平面外產生任何的附加位移，柔性鉸鏈要有一定的寬度B，但柔性鉸鏈的寬度B應適宜，不能過大，也不能過小，若寬度B過大，則柔性鉸鏈的轉角剛度也隨之增大，從而增加了能量損耗;若寬度B過小，則容易在柔性放大機構平面外產生附加位移，影響柔性放大機構的性能；同樣地，柔性鉸鏈的最小厚度T、柔性鉸鏈半徑R對轉角剛度都有一定的影響。通過對柔性鉸鏈轉角剛度和柔性放大機構放大系數的分析，半圓型柔性鉸鏈的參數選擇為:R=lmm，T = lmm，B = l Omm。
[0027]本實用新型的一個實施例中，本實用新型的工作原理如下:
[0028]所述的壓電陶瓷驅動器I由多塊壓電陶瓷疊堆而成，在壓電陶瓷上施加一個與極化方向相同或相反的電場，則會引起逆壓電效應和電致伸縮效應，利用逆壓電效應和電致伸縮效應可實現精密的位置控制或輸出較大的力，利用柔性放大機構將其輸入的直線位移進行放大并轉化為轉角輸出，實現了高精度的旋轉運動，兩個柔性放大機構關于輸出端12中心對稱布置，其結構緊湊，且采用雙壓電陶瓷驅動器I進行驅動，使輸出力矩更大，輸出更穩定。
[0029]以上的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置，其特征在于，包括壓電陶瓷驅動器和柔性放大機構，壓電陶瓷驅動器的輸入端通過柔性鉸鏈與柔性放大機構一端連接，柔性放大機構另一端設有輸出端，柔性放大機構包括多個桿件，多個桿件形成杠桿結構，將壓電陶瓷驅動器輸入的直線位移通過柔性放大機構內的杠桿結構放大并轉化為轉角輸出，實現高精度的旋轉運動。2.根據權利要求1所述的實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷驅動器和柔性放大機構的個數均為2個，每一個壓電陶瓷驅動器和一個柔性放大機構形成一個柔性放大輸出組件，兩個柔性放大輸出組件以輸出端為中心對稱布置。3.根據權利要求1所述的實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷驅動器設置于柔性放大機構內，與柔性放大機構緊貼，壓電陶瓷驅動器末端通過緊定螺釘與柔性放大機構固定連接。4.根據權利要求1所述的實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置，其特征在于，所述柔性放大機構包括支撐座、支桿、連桿和傳動桿，所述支桿一端底部通過第一柔性鉸鏈與支撐座連接，支桿一側通過第二柔性鉸鏈與壓電陶瓷驅動器的輸入端連接，支桿另一端通過第三柔性鉸鏈與連桿一端連接，連桿另一端通過第四柔性鉸鏈與傳動桿一端連接，傳動桿另一端與輸出端連接。5.根據權利要求4所述的實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置，其特征在于，所述支桿為L形。6.根據權利要求1所述的實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置，其特征在于，所述柔性鉸鏈為半圓形，寬度B為:8?12_，最厚度不小于:1mm，柔性鉸鏈半徑為:0.8?1.2_。
【專利摘要】本實用新型公開了一種實現高精度旋轉運動的微位移放大裝置，包括壓電陶瓷驅動器和柔性放大機構，壓電陶瓷驅動器的輸入端通過柔性鉸鏈與柔性放大機構一端連接，柔性放大機構另一端設有輸出端，柔性放大機構包括多個桿件，多個桿件形成杠桿結構，將壓電陶瓷驅動器輸入的直線位移通過柔性放大機構內的杠桿結構放大并轉化為轉角輸出，實現高精度的旋轉運動。
【IPC分類】H01L21/68
【公開號】CN205376486
【申請號】CN201620016504
【發明人】胡吉全, 黃志威, 明廷鑫, 梅杰
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月8日