一種上部預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密運動技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種上部預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]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)。
[0003]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。其中，機械公差配合式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺，相關(guān)的公開技術(shù)有公開號為W02008/052785A1、W02007/022764AUDE102006052175A1等專利，其工作原理通過機械公差配合使得摩擦振子和被驅(qū)動物體之間緊密接觸從而實現(xiàn)摩擦力的預(yù)緊，通常該摩擦力的預(yù)緊沒有其他的調(diào)整機構(gòu)，主要是依靠機械公差調(diào)整和摩擦界面的調(diào)整實現(xiàn)摩擦力調(diào)整。其中，永磁預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺，相關(guān)的公開技術(shù)有公開號為W02004077584A1、US2005284817A1等專利，其工作原理主要是利用三條壓電晶體驅(qū)動腿來進行運動平臺的支撐，依靠雙圓柱體并列方式進行導(dǎo)向，其中摩擦預(yù)緊力的調(diào)整主要依靠在基座上安裝永磁體，而運動輸出平臺同樣采用磁體材料，通過磁體之間的磁吸力將壓電晶體驅(qū)動腿的運動傳遞給運動平臺，從而實現(xiàn)粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動。而上下彈簧預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺，相關(guān)的公開技術(shù)有公開號或?qū)＠枮閃02009043421A1、US6940210B2、US7579752B2、US20080148589A1等專利，其工作原理主要是將運動平臺分為上下兩部分，通過拉力彈簧來實現(xiàn)上下部分與摩擦振子之間摩擦力的調(diào)整，拉力彈簧通過螺紋結(jié)構(gòu)進行調(diào)整其長度，從而實現(xiàn)預(yù)緊力的調(diào)整，其導(dǎo)向是依靠菱形摩擦面來實現(xiàn)，其摩擦預(yù)緊力的調(diào)整范圍較小，較難適應(yīng)摩擦界面的微小差異。
[0004]上述三種粘滑驅(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)整方式上雖然不同，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，同時這些方案均對摩擦界面的加工精度要求較高，從而導(dǎo)致對粘滑驅(qū)動平臺的加工和裝配精度要求較高，最終影響跨尺度精密運動平臺的運動精度和一致性。因此這些方案在保證粘滑驅(qū)動跨尺度運動平臺大批量生產(chǎn)時存在工藝復(fù)雜和成本高等許多問題。
[0005]因此，有必要找到一種結(jié)構(gòu)精簡、輸出性能強大、精密度高的跨尺度精密運動平臺O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種上部預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺，極大的簡化了預(yù)緊機構(gòu)和調(diào)整方式，便于加工和裝配，進而有效的改善了粘滑驅(qū)動跨尺度定位平臺的輸出性能，從而提高了粘滑驅(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)。
[0007]—種上部預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺，包括基座、滑動裝置、導(dǎo)軌、摩擦振子以及振子驅(qū)動源，所述導(dǎo)軌安裝在所述基座的兩邊，所述摩擦振子安裝在所述基座上且為柔性鉸鏈機構(gòu)，所述滑動裝置包括滑塊和滑臺，所述滑臺通過所述導(dǎo)軌安裝在所述摩擦振子上方，所述滑塊通過預(yù)緊力調(diào)整結(jié)構(gòu)安裝在所述滑臺的上方，并且所述滑塊底部與摩擦振子相互接觸產(chǎn)生摩擦力，所述預(yù)緊力調(diào)整結(jié)構(gòu)包括提供預(yù)緊力的調(diào)整螺栓和壓力彈簧，所述振子驅(qū)動源安裝在所述基座和所述摩擦振子之間，向摩擦振子提供驅(qū)動力。
[0008]優(yōu)選地，所述滑塊的橫截面為T型，滑塊上端兩側(cè)對稱設(shè)置了兩個通孔用于安裝所述調(diào)整螺栓，所述滑塊突出部分與所述摩擦振子相互接觸形成摩擦力。
[0009]優(yōu)選地，所述滑臺截面為[型，滑臺上設(shè)有兩個通孔，用于安裝調(diào)整螺栓，所述滑塊兩側(cè)向下凸出形成兩個側(cè)翼，與所述雙列交叉滾柱導(dǎo)軌通過固定螺栓連接，且有一個側(cè)翼外側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)導(dǎo)軌安裝的螺紋孔。
[0010]優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)螺栓貫穿所述滑塊、滑臺和壓力彈簧。
[0011]優(yōu)選地，所述調(diào)整螺栓和壓力彈簧數(shù)量分別為兩個，且以所述摩擦振子為中心分布設(shè)置在所述滑臺的兩側(cè)。
[0012]優(yōu)選地，所述導(dǎo)軌為雙列交叉滾柱導(dǎo)軌，所述雙列交叉滾柱導(dǎo)軌通過固定螺栓安裝在基座上，所述滑臺沿所述雙列交叉滾柱導(dǎo)軌滑動。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0014](I)本發(fā)明提出在滑塊與滑臺之間設(shè)有提供滑塊與摩擦振子之間預(yù)緊力的調(diào)整機構(gòu)，同時滑塊與摩擦振子之間產(chǎn)生摩擦力，該預(yù)緊力調(diào)整機構(gòu)通過調(diào)整滑塊底部與摩擦振子之間的預(yù)緊力，使得滑塊與摩擦振子之間的能夠有效的實現(xiàn)粘滑驅(qū)動效應(yīng)，即將摩擦振子受到與時間成鋸齒波形的驅(qū)動力，經(jīng)過滑塊與摩擦振子之間的摩擦力變化傳遞給滑塊，最終實現(xiàn)滑塊的跨尺度粘滑精密驅(qū)動，因此本發(fā)明極大的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，進而有效的提高的粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺的性能，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)；
[0015](2)在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明進一步優(yōu)化，預(yù)緊力調(diào)整機構(gòu)采用調(diào)整螺栓和壓力彈簧，通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓，使得壓力彈簧收縮，從而調(diào)整了滑塊與摩擦振子之間的預(yù)緊力，進而實現(xiàn)了對滑塊與摩擦振子之間摩擦力大小的調(diào)整，使得運動平臺不會因為滑塊負載變化而引起摩擦力變化，同時通過該預(yù)緊力調(diào)整機構(gòu)使得滑塊與滑臺之間緊螺栓連接，使得滑臺和滑塊固連在一起因此不會對運動平臺造成回程誤差，進一步確保了運動平臺的運動精度；同時利用雙列交叉滾柱導(dǎo)軌作為導(dǎo)向機構(gòu)，提高了運動平臺的穩(wěn)定性和精確；進一步優(yōu)化，本發(fā)明提出由平行板柔性鉸鏈和橫梁部構(gòu)成的摩擦振子，其中平行板柔性鉸鏈可以對橫梁部起導(dǎo)向和輔助恢復(fù)作用，并且在平行板柔性鉸鏈的保護下，運動平臺只完成滑塊運動方向時的運動，避免了其他任意運動方向上的運動，以及外力破壞，從而有效的提高了整個運動平臺的動力學性能，改善平臺的動態(tài)響應(yīng)特性；
[0016](3)本發(fā)明提供的上部預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺，極大簡化了運動平臺預(yù)緊力的調(diào)整方式，便于加工和裝配，進而有效提高了粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺的輸出性能，可簡單有效確保粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺的運動精度和一致性，適合批量生產(chǎn)化，非常適合在如微納操作、微小型機器人、生物微操作、數(shù)碼產(chǎn)品以及精密驅(qū)動系統(tǒng)等具有結(jié)構(gòu)微型化、大范圍精確定位要求的各個領(lǐng)域中應(yīng)用。
【附圖說明】
[0017]為了更清晰地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，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。
[0018]圖1為本發(fā)明一種上部預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺的一個優(yōu)選實施方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明一種上部預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺的一個優(yōu)選實施方式的主視圖；
[0020]圖3為本發(fā)明一種上部預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺的一個優(yōu)選實施方式的仰視圖；
[0021]圖4為發(fā)明中基座的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中:
[0023]1、滑塊；2、滑臺；
[0024]3、導(dǎo)軌；31和32、雙列交叉滾柱導(dǎo)軌左、右擋板；33和35、雙列交叉滾柱導(dǎo)軌的右、左導(dǎo)軌；34和36、雙列交叉滾柱導(dǎo)軌的左、右保持架；
[0025]4、基座；41、基座體；42、摩擦振子；421和422、平行板柔性鉸鏈；43、橫梁；44、摩擦塊；
[0026]5、疊堆型壓電陶瓷；6、緊定螺釘；7、調(diào)整螺栓；
[0027]8、壓力彈簧；9、雙列交叉滾柱導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)螺栓
【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明公開了一種上部預(yù)緊式粘滑驅(qū)動跨尺度精密運動平臺，極