压电驱动/锁紧式往复步进驱动平台及方法

摘要

本发明涉及一种压电驱动/锁紧式往复步进驱动平台及方法，属于精密驱动技术领域。主要由精密驱动与锁紧单元Ⅰ、Ⅱ，往复步进单元和支撑座构成。其中，精密驱动与锁紧单元Ⅰ、Ⅱ分别由驱动压电叠堆、锁紧压电叠堆和组合柔性铰链等构成，利用压电叠堆的逆压电效应，通过锁紧压电叠堆，实现组合柔性铰链与运动平台的锁紧，通过驱动压电叠堆和组合柔性铰链，实现运动平台的跨尺度精密步进运动；往复步进单元由运动平台与两个精密滚动导轨构成，以保证平台的平稳运动和承载能力。本发明能够实现跨尺度精密步进运动与锁紧，具有三种工作模式，且结构简单、元器件少、便于加工和装配，可用于材料原位力学性能测试、精密光学和微小机器人等领域。

主权项

一种压电驱动/锁紧式往复步进驱动平台，其特征在于：包括精密驱动与锁紧单元Ⅰ、Ⅱ，往复步进单元和支撑座（10），所述精密驱动与锁紧单元Ⅰ、Ⅱ与支撑座（10）通过螺纹连接固定，所述往复步进单元安装在支撑座（10）上；通过锁紧压电叠堆Ⅰ、Ⅱ（5、13），将组合柔性铰链Ⅰ、Ⅱ（7、1）与运动平台（4）锁紧；并通过驱动压电叠堆Ⅰ、Ⅱ（8、2）和组合柔性铰链Ⅰ、Ⅱ（7、1），实现运动平台（4）的正、反向跨尺度精密步进运动；所述的精密驱动与锁紧单元Ⅰ由组合柔性铰链Ⅰ（7）、锁紧压电叠堆Ⅰ（5）、驱动压电叠堆Ⅰ（8）、预紧螺钉Ⅰa、Ⅰb（9、6）组成，所述的精密驱动与锁紧单元Ⅱ由组合柔性铰链Ⅱ（1）、锁紧压电叠堆Ⅱ（13）、驱动压电叠堆Ⅱ（2）、预紧螺钉Ⅱa、Ⅱb（14、3）组成，通过预紧螺钉Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb（9、6、14、3）分别对驱动压电叠堆Ⅰ（8）、锁紧压电叠堆Ⅰ（5）、驱动压电叠堆Ⅱ（2）、锁紧压电叠堆Ⅱ（13）进行初始预紧；通过锁紧压电叠堆Ⅰ（5）或锁紧压电叠堆Ⅱ（13）驱动组合柔性铰链Ⅰ（7）或组合柔性铰链Ⅱ（1）伸长，并与运动平台（4）接触，实现运动平台（4）的锁紧；通过驱动压电叠堆Ⅰ（8）或驱动压电叠堆Ⅱ（2）的伸长与缩短，驱动组合柔性铰链Ⅰ（7）或组合柔性铰链Ⅱ（1），带动运动平台（4）作步进式精密运动；所述的往复步进单元安装于支撑座（10）上，呈对称的凸字形布置，由运动平台（4）、精密滚动导轨Ⅰ（11）、精密滚动导轨Ⅱ（12）组成，运动平台（4）通过精密滚动导轨Ⅰ、Ⅱ（11、12）安装在支撑座（10）上，通过精密滚动导轨Ⅰ、Ⅱ（11、12）做导向支撑。