多自由度微纳米级仿生精密旋转驱动装置

摘要

本发明涉及一种多自由度微纳米级仿生精密旋转驱动装置，属于精密加工领域。可进行绕确定方向的超精密步进式旋转运动和沿确定方向的直线步进式移动。本发明以高精度的压电驱动器驱动柔性铰链结构进行相关箝位，通过控制定子一、二层的压电箝位机构的箝位时间顺序实现绕确定转轴的步进式超精密旋转运动；同时通过控制定子底部竖直压电叠堆的伸缩量和定子一、二、三层柔性铰链的箝位来控制沿确定方向的直线步进式位移。主要由定子和转子组成。其中定子里封装有三层三爪式自定心压电箝位机构、低频旋转驱动机构和直线步进驱动机构；转子为可变式接口转轴。具有成本低、投资少、见效快、效益高等优点。

主权项

一种多自由度微纳米级仿生精密旋转驱动装置， 包括转子（1）及定子（2），其特征在于：所述转子（1）为一转轴，轴的输出端开有螺纹孔与定子（2）中部的轴孔过渡配合； 所述定子（2）包括分别嵌有压电叠堆箝位柔性铰链的定子一、二、三层和嵌有竖直压电叠堆的定子底部；其中定子一层靠近轴孔部分通过三个箝位柔性铰链与转子（1）箝位，三个箝位柔性铰链分别通过嵌入定子一层的A型压电叠堆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（3、11、19）实现箝位驱动；螺纹紧固A型楔形块Ⅰ、B型楔形块Ⅰ（6、7）预紧该A型压电叠堆Ⅰ（3），螺纹紧固A型楔形块Ⅱ、B型楔形块Ⅱ（14、13）预紧A型压电叠堆Ⅱ（11），螺纹紧固A型楔形块Ⅲ、B型楔形块Ⅲ（21、20）预紧A型压电叠堆Ⅲ（19），三个柔性铰链组成了定子一层的三爪式自定心压电箝位结构；定子二、三层分别与上述定子一层的箝位、预紧结构相同，定子一、二层间通过三处薄壁柔性铰链相连接，定子二、三层间通过三处薄壁柔性铰链相连接；定子底部为直线驱动部分，其内部嵌有B型压电叠堆Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ（31、35、40），螺纹紧固A型楔形块Ⅳ、B型楔形块Ⅴ（33、32）预紧该B型压电叠堆Ⅳ（31），螺纹紧固A型楔形块Ⅴ、B型楔形块Ⅵ（37、36）预紧B型压电叠堆Ⅴ（35），螺纹紧固A型楔形块Ⅵ、B型楔形块Ⅶ（38、39）预紧B型压电叠堆Ⅵ（40），该B型压电叠堆Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ（31、35、40）分别穿过定子三层中预留的圆孔，顶在定子二层的下表面；定子一、二层的外围嵌有三个旋转驱动结构，具体是驱动缩进Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（8、16、24）嵌在定子二层中过盈配合，B型压电叠堆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（5、15、23）一端分别固定在驱动缩进Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（8、16、24）的上层，另一端顶在定子一层的凹槽侧面上。