專利名稱：垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種產(chǎn)生垂直方向微移動(dòng)的裝置。
背景技術(shù)：
；目前在用的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置存在以下不足一是放大比為10倍左右的裝置，在位移時(shí)有偏轉(zhuǎn)，其位移量約為300μm，偏轉(zhuǎn)達(dá)0.12°，影響垂直方向微位移的精度；二是另一種可實(shí)現(xiàn)垂直方向位移的裝置，其位移量約為100μm，偏轉(zhuǎn)較小，但其存在體積大(約為80×80×20mm3)，重量大(約為350克)的缺點(diǎn)；三是一些體積小、無(wú)偏轉(zhuǎn)的裝置，由于無(wú)放大功能，垂直方向位移小，僅為30μm。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有的能放大的微移動(dòng)裝置在位移時(shí)存在偏轉(zhuǎn)的問(wèn)題，以及一些無(wú)偏轉(zhuǎn)的位移裝置垂直方向位移過(guò)小的問(wèn)題而設(shè)計(jì)一種垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置。本實(shí)用新型的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置由頂緊裝置5、壓電陶瓷3、驅(qū)動(dòng)器組成；驅(qū)動(dòng)器由底座4、設(shè)置在底座4正上方中間位置的平臺(tái)7、以及分別位于平臺(tái)7和底座4兩側(cè)并相對(duì)平臺(tái)7和底座4的中心線左右對(duì)稱設(shè)置的兩條小臂9和兩條大臂8組成，底座4、平臺(tái)7、大臂8、小臂9為一體結(jié)構(gòu)，平臺(tái)7與左右小臂9、左右小臂9與左右大臂8、左右大臂8與底座4之間各設(shè)有一對(duì)柔性鉸鏈，而且每對(duì)柔性鉸鏈相互左右對(duì)稱設(shè)置；壓電陶瓷3設(shè)置在底座4上，左右對(duì)稱設(shè)置的頂緊裝置5分別安裝在兩條大臂8上，兩個(gè)頂緊裝置5與壓電陶瓷3的兩側(cè)緊密接觸。壓電效應(yīng)就是1880年由居里兄弟在石英晶體上首先發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)壓電晶體在外力的作用下發(fā)生形變時(shí)，在晶體表面可以產(chǎn)生與外力成比例的電荷，這種由于機(jī)械力的作用使晶體表面出現(xiàn)極化電荷的現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。同時(shí)當(dāng)壓電晶體置于外電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)的作用，晶體會(huì)發(fā)生形變，形變的大小和外電場(chǎng)強(qiáng)度的大小成正比，這種由于電場(chǎng)的作用而使壓電晶體發(fā)生形變的現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。本實(shí)用新型用壓電陶瓷作為微位移驅(qū)動(dòng)元件就是利用了壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，它有體積小位移分辨率高(可達(dá)納米級(jí)至亞納米級(jí))、響應(yīng)速度快、不發(fā)熱、控制簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的壓電陶瓷的位移方向與驅(qū)動(dòng)器的輸出位移方向相垂直，由于驅(qū)動(dòng)器是由三對(duì)左右對(duì)稱的柔性鉸鏈組成的兩級(jí)放大機(jī)構(gòu)，因此在產(chǎn)生垂直方向位移時(shí)不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置體積小(50×25×10mm3)、重量輕(35克)，放大比可達(dá)10倍，位移量可達(dá)150μm。本實(shí)用新型的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置可應(yīng)用于測(cè)量、光纖對(duì)接、微動(dòng)機(jī)器人、機(jī)械加工等需要微移動(dòng)的領(lǐng)域。


圖1是具體實(shí)施方式
一的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是具體實(shí)施方式
二的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一參閱圖1，本實(shí)施方式的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置由頂緊裝置5、壓電陶瓷3、驅(qū)動(dòng)器組成；驅(qū)動(dòng)器由底座4、設(shè)置在底座4正上方中間位置的平臺(tái)7、以及分別位于平臺(tái)7和底座4兩側(cè)并相對(duì)平臺(tái)7和底座4的中心線左右對(duì)稱設(shè)置的兩條小臂9和兩條大臂8組成，底座4、平臺(tái)7、大臂8、小臂9為一體結(jié)構(gòu)，平臺(tái)7與左右小臂9、左右小臂9與左右大臂8、左右大臂8與底座4之間各設(shè)有一對(duì)柔性鉸鏈，而且每對(duì)柔性鉸鏈相互左右對(duì)稱設(shè)置；大臂8為豎向設(shè)置，小臂9呈內(nèi)端低、外端高的斜向設(shè)置，小臂9與水平線間的夾角α為3°～20°。大臂8與底座4之間的柔性鉸鏈6-1是在大臂8下端的內(nèi)外側(cè)對(duì)稱的開有兩條圓弧形的凹槽10-1；小臂9與平臺(tái)7和大臂8之間的柔性鉸鏈6-3和柔性鉸鏈6-2是在小臂9兩端的上下側(cè)對(duì)稱的開有兩條圓弧形的凹槽10-2。壓電陶瓷3設(shè)置在底座4上，左右對(duì)稱設(shè)置的頂緊裝置5分別安裝在兩條大臂8上，兩個(gè)頂緊裝置5與壓電陶瓷3的兩側(cè)緊密接觸。頂緊裝置5由緊固螺釘1和球頭螺釘2組成，球頭螺釘2安裝在大臂8上的水平螺紋孔10的內(nèi)側(cè)，緊固螺釘1安裝在螺紋孔10的外側(cè)，緊固螺釘1使球頭螺釘不會(huì)松動(dòng)，定位可靠。
具體實(shí)施方式
二參閱圖2，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是，小臂9呈外端低、內(nèi)端高的斜向設(shè)置，小臂9與水平線間的夾角α為3°～20°。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
權(quán)利要求1.垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置，它由頂緊裝置(5)、壓電陶瓷(3)、驅(qū)動(dòng)器組成；其特征在于驅(qū)動(dòng)器由底座(4)、設(shè)置在底座(4)正上方中間位置的平臺(tái)(7)、以及分別位于平臺(tái)(7)和底座(4)側(cè)并相對(duì)平臺(tái)(7)和底座(4)的中心線左右對(duì)稱設(shè)置的兩條小臂(9)和兩條大臂(8)組成，底座(4)、平臺(tái)(7)、大臂(8)、小臂(9)為一體結(jié)構(gòu)，平臺(tái)(7)與左右小臂(9)、左右小臂(9)與左右大臂(8)、左右大臂(8)與底座(4)之間各設(shè)有一對(duì)柔性鉸鏈，而且每對(duì)柔性鉸鏈相互左右對(duì)稱設(shè)置；壓電陶瓷(3)設(shè)置在底座(4)上，左右對(duì)稱設(shè)置的頂緊裝置(5)分別安裝在兩條大臂(8)上，兩個(gè)頂緊裝置(5)與壓電陶瓷(3)的兩側(cè)緊密接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于大臂(8)為豎向設(shè)置，小臂(9)呈內(nèi)端低、外端高的斜向設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于大臂(8)為豎向設(shè)置，小臂(9)呈外端低、內(nèi)端高的斜向設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于小臂(9)與水平線間的夾角α為3°～20°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于大臂(8)與底座(4)之間的柔性鉸鏈(6-1)是在大臂(8)下端的內(nèi)外側(cè)對(duì)稱的開有兩條圓弧形的凹槽(10-1)；小臂(9)平臺(tái)(7)和大臂(8)之間的柔性鉸鏈(6-3)和柔性鉸鏈(6-2)是在小臂(9)兩端的上下側(cè)對(duì)稱的開有兩條圓弧形的凹槽(10-2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于頂緊裝置(5)由緊固螺釘(1)和球頭螺釘(2)組成，球頭螺釘(2)安裝在大臂(8)上的水平螺紋孔(10)的內(nèi)側(cè)，緊固螺釘(1)安裝在螺紋孔(10)的外側(cè)。
專利摘要垂直方向微位移驅(qū)動(dòng)裝置，它涉及一種產(chǎn)生垂直方向微移動(dòng)的裝置。它由頂緊裝置(5)、壓電陶瓷(3)、驅(qū)動(dòng)器組成；驅(qū)動(dòng)器由底座、設(shè)置在底座正上方中間位置的平臺(tái)、以及分別位于平臺(tái)和底座兩側(cè)并相對(duì)平臺(tái)和底座的中心線左右對(duì)稱設(shè)置的兩條小臂和兩條大臂組成，底座、平臺(tái)、大臂、小臂為一體結(jié)構(gòu)，平臺(tái)與左右小臂、左右小臂與左右大臂、左右大臂與底座之間各設(shè)有一對(duì)柔性鉸鏈，而且每對(duì)柔性鉸鏈相互左右對(duì)稱設(shè)置；壓電陶瓷設(shè)置在底座上，左右對(duì)稱設(shè)置的頂緊裝置分別安裝在兩條大臂上，兩個(gè)頂緊裝置與壓電陶瓷的兩側(cè)緊密接觸。它解決了現(xiàn)有的能放大的微移動(dòng)裝置在位移時(shí)存在偏轉(zhuǎn)的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02N2/02GK2586290SQ0228126
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2002年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月18日
發(fā)明者付革文, 王建國(guó), 曲東升, 孫立寧 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)博實(shí)精密測(cè)控有限責(zé)任公司