中空結(jié)構(gòu)，凹槽開口向上，驅(qū)動(dòng)單元模塊2置于凹槽中。驅(qū)動(dòng)單元模塊2上方設(shè)置有運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3。裝配后的驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)如圖3所示。
[0038]在本實(shí)施例中，導(dǎo)向傳動(dòng)元件使用垂直柔性鉸鏈22，“垂直”強(qiáng)調(diào)的是柔性鉸鏈與運(yùn)動(dòng)輸出平臺(tái)之間的位置關(guān)系為垂直，只要滿足鉸鏈的形變所在的平面與發(fā)生粘滑摩擦的平面垂直，鉸鏈等效轉(zhuǎn)軸與發(fā)生粘滑摩擦的平面平行即可，因此本發(fā)明也可使用圓弧柔性鉸鏈代替垂直柔性鉸鏈。驅(qū)動(dòng)源使用堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23。
[0039]下面對(duì)技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述:
[0040]請(qǐng)參照?qǐng)D4至圖6，圖4是驅(qū)動(dòng)單元模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。驅(qū)動(dòng)單元模塊2包括模塊架21、垂直柔性鉸鏈22、堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23、保護(hù)墊片24和驅(qū)動(dòng)源預(yù)緊器7，，垂直柔性鉸鏈22和與垂直柔性鉸鏈22相連接的堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23均設(shè)置于模塊架21內(nèi)部，具體地，堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23與垂直柔性鉸鏈22的右側(cè)上端連接。垂直柔性鉸鏈22與模塊架21為一體式結(jié)構(gòu)，需要指出的是，垂直柔性鉸鏈22與模塊架21可以是分別加工生產(chǎn)后進(jìn)行裝配。模塊架21底部為水平結(jié)構(gòu)，模塊架21具有側(cè)壁，所述側(cè)壁包括第一側(cè)壁和第二側(cè)壁，垂直柔性鉸鏈22與第一側(cè)壁之間設(shè)有空隙，所述垂直柔性鉸鏈22上端連接運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3，下端連接模塊架21，垂直柔性鉸鏈22垂直于平臺(tái)底座I和運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3。在對(duì)堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23緩慢施壓時(shí)，堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23伸長(zhǎng)，使垂直柔性鉸鏈22發(fā)生形變，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3的移動(dòng)，所述空隙用于保證垂直柔性鉸鏈22發(fā)生彈性形變所需的空間，垂直柔性鉸鏈22與運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3直接接觸，輸出位移，垂直柔性鉸鏈22除了直接作為導(dǎo)向傳動(dòng)元件外，還直接通過(guò)粘滑效應(yīng)傳遞運(yùn)動(dòng)，無(wú)需安裝放大機(jī)構(gòu)，精度高、響應(yīng)快。
[0041]請(qǐng)參照?qǐng)D5，圖5是本發(fā)明實(shí)施例下的驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)的俯視圖。為使運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3更加平穩(wěn)的滑動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3兩側(cè)分別設(shè)置第一直線導(dǎo)軌41和第二直線導(dǎo)軌42，運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3與第一直線導(dǎo)軌41、第二直線導(dǎo)軌42為副搭配安裝。所述第一直線導(dǎo)軌41和第二直線導(dǎo)軌42均采用交叉滾子導(dǎo)軌，交叉滾子導(dǎo)軌具有精度高、速度快、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)和承載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能保證運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3沿著第一直線導(dǎo)軌41和第二直線導(dǎo)軌42做平穩(wěn)的直線運(yùn)動(dòng)。第一直線導(dǎo)軌41和第二直線導(dǎo)軌42上分別設(shè)置有至少一個(gè)導(dǎo)軌螺釘5，第一直線導(dǎo)軌41和第二直線導(dǎo)軌42通過(guò)導(dǎo)軌螺釘5安裝于平臺(tái)底座I的頂部。
[0042]請(qǐng)參照?qǐng)D6，裝配驅(qū)動(dòng)單元模塊2時(shí)，堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23外側(cè)設(shè)有驅(qū)動(dòng)源預(yù)緊器7，用于對(duì)垂直柔性鉸鏈22和堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23的裝配提供預(yù)緊力，在本實(shí)施例中，堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23與驅(qū)動(dòng)源預(yù)緊器7之間設(shè)有保護(hù)墊片24，防止在垂直柔性鉸鏈22和堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23的裝配的預(yù)緊過(guò)程中，保護(hù)堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器23不被驅(qū)動(dòng)源預(yù)緊器7頂碎。驅(qū)動(dòng)源預(yù)緊器7可以選擇預(yù)緊螺釘或楔形塊。
[0043]裝配好驅(qū)動(dòng)單元模塊2后，將驅(qū)動(dòng)單元模塊2置于平臺(tái)底座I的凹槽中，平臺(tái)底座I底部設(shè)置有若干用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)單元模塊2垂直方向位置的驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)節(jié)螺釘6，調(diào)試到合適的高度，保證垂直柔性鉸鏈22與運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3之間的配合，以使垂直柔性鉸鏈22與運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)3之間獲得適度大小的最大靜摩擦力和動(dòng)摩擦力。
[0044]平臺(tái)底座I的一側(cè)設(shè)置有用于固定驅(qū)動(dòng)單元模塊的旋緊螺釘8，模塊架21第一側(cè)壁上設(shè)有安裝孔，旋緊螺釘8稍稍伸入至第一側(cè)壁內(nèi)側(cè)，以固定驅(qū)動(dòng)單元模塊2于合適的高度。
[0045]各部件具體的形狀、尺寸、參數(shù)依據(jù)粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)的系統(tǒng)而確定，對(duì)堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器施加的具體電壓數(shù)值、升降電壓速率依據(jù)粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)的系統(tǒng)而確定。
[0046]控制驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)的方法如下:
[0047](I)控制運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)向右移動(dòng)
[0048]a.在堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器處于無(wú)變形狀態(tài)下，對(duì)堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器施加快速上升的電壓，使其快速變形伸長(zhǎng)，推動(dòng)垂直柔性鉸鏈發(fā)生彈性形變，快速向左彎曲，根據(jù)粘滑驅(qū)動(dòng)原理，由于運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)的質(zhì)量大，對(duì)垂直柔性鉸鏈上方的運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生較大的慣性沖擊力，由于慣性，此時(shí)運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)靜止不動(dòng)；
[0049]b.等到電壓上升至最大、堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器伸長(zhǎng)量最大時(shí)，再緩慢降低電壓，使堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器緩慢變形縮短，垂直柔性鉸鏈在彈性力作用下緩慢向右恢復(fù)，根據(jù)粘滑驅(qū)動(dòng)原理，垂直柔性鉸鏈與運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)之間的最大靜摩擦力大于動(dòng)摩擦力，此時(shí)運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)隨垂直柔性鉸鏈一起緩慢向右移動(dòng)；
[0050]c.周期性的重復(fù)a和b的過(guò)程，便能控制運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)連續(xù)向右單向移動(dòng)。
[0051](2)控制運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)向左移動(dòng)
[0052]d.在堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器處于伸長(zhǎng)量最大的狀態(tài)下，將堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器所受電壓快速降低，使其快速變形縮短，同時(shí)垂直柔性鉸鏈在彈性力作用下，快速向右恢復(fù)，根據(jù)粘滑驅(qū)動(dòng)原理，此時(shí)運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)靜止不動(dòng)；
[0053]e.等到電壓降至最低、堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器無(wú)變形時(shí)，對(duì)堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器施加緩慢上升的電壓，使其緩慢變形伸長(zhǎng)，推動(dòng)垂直柔性鉸鏈發(fā)生彈性變形，緩慢向左彎曲，根據(jù)粘滑驅(qū)動(dòng)原理，此時(shí)運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)隨垂直柔性鉸鏈一起緩慢向左移動(dòng)；
[0054]f.周期性的重復(fù)d和e的過(guò)程，便能控制運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)連續(xù)向左單向移動(dòng)。
[0055]綜上所述，本發(fā)明公開了一種驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)。在本發(fā)明中，驅(qū)動(dòng)單元模塊化設(shè)計(jì)，將模塊架、導(dǎo)向傳動(dòng)元件、驅(qū)動(dòng)源、保護(hù)墊片和驅(qū)動(dòng)源預(yù)緊器這些組成驅(qū)動(dòng)單元所需的組件，裝配成獨(dú)立的具有驅(qū)動(dòng)功能的模塊，通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)單元模塊的位置來(lái)改變粘滑驅(qū)動(dòng)所需的摩擦力。利用垂直柔性鉸鏈，驅(qū)動(dòng)單元能直接與運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)接觸，輸出位移。
[0056]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，其特征在于:包括運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)、平臺(tái)底座和設(shè)置于平臺(tái)底座內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)單元模塊，所述驅(qū)動(dòng)單元模塊包括模塊架、設(shè)置于模塊架內(nèi)的導(dǎo)向傳動(dòng)元件和與導(dǎo)向傳動(dòng)元件上端相連的驅(qū)動(dòng)源，所述導(dǎo)向傳動(dòng)元件為柔性鉸鏈，該導(dǎo)向傳動(dòng)元件的上端頂部與運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)接觸，該導(dǎo)向傳動(dòng)元件的下端固定在模塊架上； 當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)源上施加一變化著的電壓時(shí)能夠發(fā)生形變，且形變發(fā)生的速率隨著所述電壓變化速率的增加而增加，所述驅(qū)動(dòng)源的形變推動(dòng)導(dǎo)向傳動(dòng)元件的上端在水平方向發(fā)生移動(dòng)，當(dāng)所施加的電壓為緩慢上升或緩慢下降時(shí)，導(dǎo)向傳動(dòng)元件的上端在水平方向上緩慢移動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)在摩擦力作用下獲得水平位移，當(dāng)所時(shí)間的電壓為迅速上升或迅速下降時(shí)，導(dǎo)向傳動(dòng)元件的上端在水平方向上迅速移動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)在慣性作用下相對(duì)模塊架靜止。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，其特征在于:所述柔性鉸鏈為垂直柔性鉸鏈或圓弧柔性鉸鏈。
3.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，其特征在于:所述垂直柔性鉸鏈的底端連接模塊架的底部，頂端與運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)接觸，所述模塊架的側(cè)壁與垂直柔性鉸鏈之間設(shè)置有空隙，所述垂直柔性鉸鏈與運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)之間產(chǎn)生粘滑效應(yīng)。
4.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，其特征在于:所述垂直柔性鉸鏈發(fā)生移動(dòng)所在的平面垂直于運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)。
5.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)源為堆疊型壓電陶瓷致動(dòng)器。
6.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，其特征在于:所述平臺(tái)底座中設(shè)有凹槽，凹槽開口向上，驅(qū)動(dòng)單元模塊設(shè)置于所述凹槽中。
7.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，其特征在于:運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)分別設(shè)置第一直線導(dǎo)軌和第二直線導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌采用交叉滾子導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌上分別通過(guò)至少一個(gè)導(dǎo)軌螺釘安裝于平臺(tái)底座上。
8.如權(quán)利要求7所述的驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)單元模塊還包括用于對(duì)導(dǎo)向傳動(dòng)元件和驅(qū)動(dòng)源的裝配提供預(yù)緊力的驅(qū)動(dòng)源預(yù)緊器，所述驅(qū)動(dòng)源預(yù)緊器設(shè)置于驅(qū)動(dòng)源外側(cè)，所述驅(qū)動(dòng)源與驅(qū)動(dòng)源預(yù)緊器之間設(shè)有防止保護(hù)所述驅(qū)動(dòng)源不被驅(qū)動(dòng)源預(yù)緊器頂碎的保護(hù)墊片。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，其特征在于:所述平臺(tái)底座底部設(shè)置有若干用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)單元模塊垂直方向位置的驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)節(jié)螺釘。
10.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)單元模塊化驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，其特征在于:所述平臺(tái)底座的一側(cè)設(shè)置有用于固定驅(qū)動(dòng)單元模塊的旋緊螺釘。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種驅(qū)動(dòng)單元模塊化粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，包括運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)、平臺(tái)底座和設(shè)置于平臺(tái)底座內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)單元模塊，驅(qū)動(dòng)單元模塊包括模塊架、設(shè)置于模塊架內(nèi)的驅(qū)動(dòng)源和與驅(qū)動(dòng)源連接的導(dǎo)向傳動(dòng)元件，導(dǎo)向傳動(dòng)元件為柔性鉸鏈，所述導(dǎo)向傳動(dòng)元件垂直于運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)，其頂部直接接觸運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)，導(dǎo)向傳動(dòng)元件與運(yùn)動(dòng)輸出微動(dòng)平臺(tái)之間產(chǎn)生粘滑效應(yīng)，直接輸出位移，精度高，響應(yīng)速度快，模塊化的設(shè)計(jì)，使得平臺(tái)底座和調(diào)節(jié)摩擦力的機(jī)構(gòu)有了很大的簡(jiǎn)化，降低了定位平臺(tái)整體的加工制造要求。
【IPC分類】F16M11-04
【公開號(hào)】CN104864230
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510304936
【發(fā)明人】汝長(zhǎng)海, 楊飛雨, 潘鵬, 王勇
【申請(qǐng)人】蘇州大學(xué)張家港工業(yè)技術(shù)研究院
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年6月4日