具有側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)的粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密運動技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)的粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微/納米技術(shù)的快速發(fā)展，在光學(xué)工程、微電子制造、航空航天技術(shù)、超精密機械制造、微機器人操作、生物醫(yī)學(xué)及遺傳工程等技術(shù)領(lǐng)域的研究都迫切需要微/納米級的超精密驅(qū)動機構(gòu)。
[0003]具有納米級運動分辨率，又具有毫米級運動行程的跨尺度精密運動技術(shù)是目前微驅(qū)動領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)運用到許多重要的科學(xué)工程領(lǐng)域中。由于粘滑驅(qū)動相對于其他類跨尺度運動驅(qū)動方式的驅(qū)動原理簡單、方便、控制簡單，且具有分辨率高、運動范圍大、結(jié)構(gòu)簡單、精確定位和易微小化等優(yōu)點，因此基于粘滑驅(qū)動原理的裝備是目前跨尺度驅(qū)動設(shè)備中應(yīng)用較多的一種。粘滑驅(qū)動的工作原理主要是以摩擦力作為驅(qū)動源，利用鋸齒形電壓激勵壓電振子的不對稱振動所形成的動靜摩擦力之間的差異來實現(xiàn)被驅(qū)動體的微小移動，通過多次重復(fù)激勵從而實現(xiàn)被驅(qū)動體最終的跨尺度精密運動。而在粘滑驅(qū)動中，摩擦力的調(diào)整是其中尤為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
[0004]在一些傳統(tǒng)的粘滑驅(qū)動定位平臺設(shè)計中，摩擦振子與被驅(qū)動的物體摩擦力基本上為上下調(diào)整，該類摩擦力調(diào)整方式因而受到負(fù)載變化的影響，負(fù)載變化將會改變摩擦振子與被驅(qū)動的物體之間正壓力變化，從而改變兩者之間的摩擦力。目前根據(jù)摩擦力的預(yù)緊結(jié)構(gòu)和調(diào)整方式的不同，粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺主要分為機械公差配合式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺、永磁預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺以及上下彈簧預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺等，這些粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺雖然在摩擦力的預(yù)緊結(jié)構(gòu)和調(diào)整方式上不同，但其摩擦力的預(yù)緊結(jié)構(gòu)和調(diào)整方式均設(shè)置地過為復(fù)雜，均會使摩擦力調(diào)節(jié)受限，同時這些方案均負(fù)載變化的影響。因此在驅(qū)動過程中需要考慮到負(fù)載對粘滑驅(qū)動定位平臺的精度的影響。
[0005]因此，業(yè)界亟需一種可以簡化運動平臺預(yù)緊力調(diào)整方式，避免負(fù)載變化，實現(xiàn)對摩擦力的粗調(diào)和細(xì)調(diào)，提高粘滑驅(qū)動跨尺度定位平臺的運動精度和一致性，適合產(chǎn)業(yè)化、大批量生產(chǎn)的粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種具有側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)的粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺，簡化了預(yù)緊機構(gòu)和調(diào)整方式，便于加工和裝配，有效的改善粘滑驅(qū)動跨尺度定位平臺的輸出性能。同時該側(cè)部摩擦力調(diào)整方式，可以實現(xiàn)對摩擦力的粗調(diào)和細(xì)調(diào)，避免了因負(fù)載的變化而引起的摩擦力變化，提高了粘滑驅(qū)動跨尺度定位平臺的精度和一致性，適合產(chǎn)業(yè)化，大批量生產(chǎn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種具有側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)的粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺，其特征在于，包括:
[0008]基臺，所述基臺包括基座、預(yù)緊柔性鉸鏈、驅(qū)傳動柔性鉸鏈、慣性質(zhì)量塊；
[0009]壓電陶瓷，所述壓電陶瓷安裝在所述基座與所述慣性質(zhì)量塊之間；
[0010]側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)，所述側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)包括調(diào)整柔性鉸鏈、調(diào)整壓電陶瓷及調(diào)整預(yù)緊螺栓；
[0011]滑臺，所述滑臺安裝在所述基座上方；
[0012]滑塊，所述滑塊安裝在所述調(diào)整柔性鉸鏈的一側(cè)；
[0013]調(diào)整所述調(diào)整預(yù)緊螺栓，使所述調(diào)整柔性鉸鏈發(fā)生變形，實現(xiàn)所述滑塊與所述滑臺之間摩擦力的粗調(diào)，再對所述調(diào)整壓電陶瓷施加驅(qū)動信號，使調(diào)整柔性鉸鏈發(fā)生變形，實現(xiàn)所述滑塊與所述滑臺之間摩擦力的細(xì)調(diào)。
[0014]優(yōu)選的，所述具有側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)的粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺還包括導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌通過螺栓安裝在所述基座和所述滑臺的兩邊。
[0015]優(yōu)選的，所述導(dǎo)軌為雙列交叉滾柱導(dǎo)軌，所述滑臺沿所述雙列交叉滾柱導(dǎo)軌滑動。
[0016]優(yōu)選的，所述雙列交叉滾柱導(dǎo)軌還包括保持架和滾柱，所述保持架和滾柱為所述滑臺的滑動提供支撐。
[0017]優(yōu)選的，所述調(diào)整柔性鉸鏈、調(diào)整壓電陶瓷及調(diào)整預(yù)緊螺栓分別為一個，且置于所述慣性質(zhì)量塊上方，并與慣性質(zhì)量塊一體加工成型。
[0018]優(yōu)選的，所述滑臺為“E”字形，中間具有凸出部分，所述凸出部分與所述滑塊接觸產(chǎn)生摩擦力，形成粘滑驅(qū)動。
[0019]優(yōu)選的，所述壓電陶瓷采用驅(qū)傳動疊堆型壓電陶瓷致動器。
[0020]優(yōu)選的，所述壓電陶瓷的一端通過通過所述預(yù)緊柔性鉸鏈進行預(yù)緊，另一端與所述慣性質(zhì)量塊相接觸。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的技術(shù)優(yōu)勢:
[0022]通過調(diào)整滑塊右端與滑臺左端之間的預(yù)緊力，使得滑塊與滑臺之間能夠有效的實現(xiàn)粘滑驅(qū)動效應(yīng)，簡化了運動平臺的預(yù)緊力調(diào)整方式，且預(yù)緊力調(diào)整范圍大，不受限制，確保了粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺的運動性能和一致性，適合批量生產(chǎn)。
[0023]設(shè)計側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)，可以從側(cè)面改變滑塊與滑臺之間的摩擦力，有效避免因負(fù)載變化而引起的摩擦力變化，使得滑臺與滑塊在運動過程中，能夠有效地保持摩擦力的不變性，從而有效的提高了粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺的精度與負(fù)載能力。側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)，還可以對滑臺與滑塊之間摩擦力進行粗調(diào)和細(xì)調(diào)，有效提高粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺的輸出性能，確保了粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺的運動精度和一致性。
[0024]摩擦力調(diào)整方式采用了側(cè)部調(diào)整，摒棄了滑塊與滑臺之間上下預(yù)緊式的摩擦力調(diào)節(jié)，從而減少了粘滑驅(qū)動跨尺度定位平臺高度尺寸。
[0025]將慣性質(zhì)量塊與側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)加工成一體，避免了安裝的復(fù)雜性，簡化了預(yù)緊機構(gòu)和調(diào)整方式，便于加工和裝配。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例中粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺的立體結(jié)構(gòu)示意圖
[0028]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例中粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺的主視圖
[0029]圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例中粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺的仰視圖
[0030]圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例中粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺基座的立體結(jié)構(gòu)示意圖
[0031]附圖中涉及的附圖標(biāo)記和組成部分說明:1.壓電陶瓷；2.預(yù)緊螺釘；3.基臺；
4.雙列交叉滾珠導(dǎo)軌；5.滑臺；6.側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)中的調(diào)整壓電陶瓷；7.側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)中的調(diào)整預(yù)緊螺栓；8.雙列交叉滾柱導(dǎo)軌安裝螺栓；
[0032]31.安裝雙列交叉滾柱導(dǎo)軌的基臺上的基準(zhǔn)面；32.驅(qū)傳動柔性鉸鏈；33.側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)中的壓電陶瓷安裝槽；34.側(cè)部摩擦力調(diào)整機構(gòu)中的調(diào)整柔性鉸鏈；35.滑塊；36.慣性質(zhì)量塊；37.驅(qū)傳動疊堆型壓電陶瓷的預(yù)緊柔性鉸鏈；
[0033]41,46.安裝在基臺上的雙列交叉滾柱導(dǎo)軌；43、44.安裝在滑臺上的雙列交叉滾柱導(dǎo)軌；42、45.雙列交叉滾柱導(dǎo)軌的保持架；
[0034]51.滑臺與滑塊摩擦接觸的凸臺；52.滑臺主體。
【具體實施方式】
[0035]正如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有的粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺，摩擦力是上下調(diào)整，摩擦力調(diào)整方式受到負(fù)載變化的影響，同時，摩擦力的預(yù)緊結(jié)構(gòu)和調(diào)整方式設(shè)置較為復(fù)雜，使摩擦力調(diào)節(jié)受限，影響精度。
[0036]下面，將對本發(fā)明的具體技術(shù)方案做詳細(xì)介紹。
[0037]請一并參見圖1?圖4，本發(fā)明中的粘滑驅(qū)動跨尺度精密定位平臺，包括:
[0038]基臺3，基臺3包括基座、預(yù)緊柔性鉸鏈37、驅(qū)傳動柔性鉸鏈32、慣性質(zhì)量塊36，同時具有預(yù)緊螺釘2，以及壓電陶瓷1，壓電陶瓷I安裝在基座與慣性質(zhì)量塊36之間，其一端通過預(yù)緊柔性鉸鏈37進行預(yù)緊，另一端與慣性質(zhì)量塊36相接觸，通過預(yù)緊柔性鉸鏈37對壓電陶瓷I進行預(yù)緊，確保運動平臺僅沿產(chǎn)生粘滑效應(yīng)的驅(qū)動方向做位移運動。壓電