專利名稱：超聲波高精度直線工作臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高精度直線位移機(jī)構(gòu)，尤其是通過超聲波驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)高精度位移的直線工作臺(tái)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的直線位移機(jī)構(gòu)大部分都是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過絲杠螺母從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成直線運(yùn)動(dòng)或用直線電機(jī)，難以同時(shí)具有大行程、高精度的特點(diǎn)
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有大行程，高精度的超聲波高精度直線工作臺(tái)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種超聲波高精度直線工作臺(tái)，包括導(dǎo)軌，工作臺(tái)，陶瓷耐磨涂層，底座，地腳，振子底座，預(yù)緊彈簧，預(yù)緊螺栓，預(yù)緊機(jī)構(gòu)，微動(dòng)滑臺(tái)和振子。底座的下面安有數(shù)個(gè)地腳，底座上面安裝了導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上面有工作臺(tái)，工作臺(tái)上面安裝了直線微動(dòng)滑臺(tái)，在工作臺(tái)的下面安有一層陶瓷耐磨涂層。振子底座通過底座固定螺母安裝在底座上，振子安放在振子底座上，振子的一側(cè)通過足子與工作臺(tái)接觸，振子的另一側(cè)與預(yù)緊彈簧接觸，預(yù)緊彈簧7套裝在預(yù)緊螺栓上，預(yù)緊螺栓通過自鎖螺母安裝在預(yù)緊機(jī)構(gòu)上，預(yù)緊機(jī)構(gòu)底座通過固定螺母安裝在底座上。所說的振子包括外環(huán)套、足子、縱振壓電陶瓷、彎振壓電陶瓷、振子主軸、螺釘、螺栓、彈簧墊和圓環(huán)隔套，振子主軸的中央有一突起，在該突起的兩側(cè)依次裝有縱振壓電陶瓷、圓環(huán)隔套、彎振壓電陶瓷和外環(huán)套，在外環(huán)套的外端通過螺釘安有足子，在振子主軸的 兩端安有螺栓。所說的直線微動(dòng)滑臺(tái)，包括積層壓電陶瓷，壓電陶瓷架，連接螺釘和微動(dòng)滑臺(tái)，積層壓電陶瓷安裝在壓電陶瓷架上，壓電陶瓷架通過連接螺釘與微動(dòng)滑臺(tái)連接。單邊雙足縱彎振子驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，振子內(nèi)部安裝了壓電陶瓷片。當(dāng)對(duì)振子內(nèi)部分別用于激發(fā)縱振和彎振的壓電陶瓷片施加具有適當(dāng)頻率和相位差的電壓時(shí)，這兩種振動(dòng)的疊加使振子驅(qū)動(dòng)足子的表面質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)工作臺(tái)沿導(dǎo)軌往一個(gè)方向作直線運(yùn)動(dòng)，改變驅(qū)動(dòng)電源的相位差，就可以改變工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向。雙足振子驅(qū)動(dòng)的超聲波直線工作臺(tái)作為一級(jí)定位，可實(shí)現(xiàn)大行程位移，工作臺(tái)長(zhǎng)度與位移長(zhǎng)度成正比，在工作臺(tái)上積層壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)滑臺(tái)作為二級(jí)定位，可以達(dá)到納米級(jí)的精度。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的左視圖。圖3為圖I的俯視4為振子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為直線微動(dòng)滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中的部件標(biāo)號(hào)為1導(dǎo)軌，2工作臺(tái)，3陶瓷耐磨涂層，4底座，5地腳，6振子底座，7預(yù)緊彈簧，8預(yù)緊螺栓，9自鎖螺母，10固定螺母，11振子底座固定螺母，12直線微動(dòng)滑臺(tái)，13振子，14外環(huán)套，15足子，16縱振壓電陶瓷，17彎振壓電陶瓷，18振子主軸，19螺釘，20螺栓，21彈簧墊，22圓環(huán)隔套，23積層壓電陶瓷，24壓電陶瓷架，25連接螺釘和26微動(dòng)滑臺(tái)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例I
見圖I、圖2和圖3，一種超聲波高精度直線工作臺(tái)，包括導(dǎo)軌1，工作臺(tái)2，陶瓷耐磨涂層3，底座4，地腳5，振子底座6，預(yù)緊彈簧7，預(yù)緊螺栓8，自鎖螺母9，固定螺母10，振子底 座固定螺母11，微動(dòng)滑臺(tái)12和振子13。底座4的下面安有數(shù)個(gè)地腳5，底座4上面安裝了導(dǎo)軌1，在導(dǎo)軌I上面有工作臺(tái)2，工作臺(tái)2上面安裝了微動(dòng)滑臺(tái)12，在工作臺(tái)2的下面安有一層陶瓷耐磨涂層3。振子底座7通過振子底座固定螺母11安裝在底座4上，振子13安放在振子底座7上，振子13的一側(cè)通過足子15與工作臺(tái)2接觸，振子13的另一側(cè)與預(yù)緊彈簧7接觸，預(yù)緊彈簧7套裝在預(yù)緊螺栓8上，預(yù)緊螺栓8通過自鎖螺母9安裝在預(yù)緊機(jī)構(gòu)上，預(yù)緊機(jī)構(gòu)底座通過固定螺母10安裝在底座4上。見圖4，所說的振子13包括外環(huán)套14、足子15、縱振壓電陶瓷16、彎振壓電陶瓷17、振子主軸18、螺釘19、螺栓20、彈簧墊21和圓環(huán)隔套22，振子主軸18的中央有一突起，在該突起的兩側(cè)依次裝有縱振壓電陶瓷16、圓環(huán)隔套22、彎振壓電陶瓷17和外環(huán)套14，在外環(huán)套14的外端通過螺釘19安有足子15，在振子主軸18的兩端安有螺栓20。見圖5，所說的直線微動(dòng)機(jī)構(gòu)12，包括積層壓電陶瓷23，壓電陶瓷架24，連接螺釘25和微動(dòng)滑臺(tái)26，積層壓電陶瓷23安裝在壓電陶瓷架24上，壓電陶瓷架24通過連接螺釘25與微動(dòng)滑臺(tái)26連接。振子13的縱振壓電陶瓷16在軸向(水平方向)作伸縮振動(dòng)，彎振壓電陶瓷17在垂直方向作彎曲振動(dòng)，若二種振動(dòng)模型使用相同的頻率，相位差為90°時(shí)，振子兩端的足子15接觸點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，如果接觸點(diǎn)有一定的預(yù)緊力，則摩擦力帶動(dòng)工作臺(tái)2做直線移動(dòng)。預(yù)緊力通過預(yù)緊螺栓8和預(yù)緊彈簧7獲得，用自鎖螺母9固定預(yù)緊力。振子13有彎曲振動(dòng)時(shí)，在垂直方向，其相位正好相反。因此，足子15—端與工作臺(tái)側(cè)面接觸時(shí)，另一端離開,上述動(dòng)作反復(fù)進(jìn)行?？v向振動(dòng)所產(chǎn)生推力,把推力傳到工作臺(tái)2。即彎曲振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)作，使縱向振動(dòng)的半周期起推力作用。產(chǎn)生兩種振動(dòng)的縱振壓電陶瓷16和彎振壓電陶瓷17的相位差改為180°時(shí)，橢圓運(yùn)動(dòng)的方向變成相反方向，工作臺(tái)也相反方向移動(dòng)。因?yàn)閮蓚€(gè)振動(dòng)是獨(dú)立地控制，所以通過改變高頻電壓的振幅和相位差，任意地改變橢圓軌跡。總之，可以很容易控制工作臺(tái)2的速度。工作臺(tái)2上面的定位精度能達(dá)到微米精度。需要納米定位精度，則在微動(dòng)滑臺(tái)26上面實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波高精度直線工作臺(tái)，包括導(dǎo)軌，工作臺(tái)，陶瓷耐磨涂層，底座，地腳，振子底座，預(yù)緊彈簧，預(yù)緊螺栓，預(yù)緊機(jī)構(gòu)，微動(dòng)滑臺(tái)和振子，其特征是底座的下面安有數(shù)個(gè)地腳，底座上面安裝了導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上面有工作臺(tái)，工作臺(tái)上面安裝了直線微動(dòng)滑臺(tái)，在工作臺(tái)的下面安有一層陶瓷耐磨涂層；振子底座通過底座固定螺母安裝在底座上，振子安放在振子底座上，振子的一側(cè)通過足子與工作臺(tái)接觸，振子的另一側(cè)與預(yù)緊彈簧接觸，預(yù)緊彈簧7套裝在預(yù)緊螺栓上，預(yù)緊螺栓通過自鎖螺母安裝在預(yù)緊機(jī)構(gòu)上，預(yù)緊機(jī)構(gòu)底座通過固定螺母安裝在底座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波高精度直線工作臺(tái)，其特征是所說的振子包括外環(huán)套、足子、縱振壓電陶瓷、彎振壓電陶瓷、振子主軸、螺釘、螺栓、彈簧墊和圓環(huán)隔套，振子主軸的中央有一突起，在該突起的兩側(cè)依次裝有縱振壓電陶瓷、圓環(huán)隔套、彎振壓電陶瓷和外環(huán)套，在外環(huán)套的外端通過螺釘安有足子，在振子主軸的兩端安有螺栓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波高精度直線工作臺(tái)，其特征是所說的直線微動(dòng)滑臺(tái)，包括積層壓電陶瓷，壓電陶瓷架，連接螺釘和微動(dòng)滑臺(tái)，積層壓電陶瓷安裝在壓電陶瓷架上，壓電陶瓷架通過連接螺釘與微動(dòng)滑臺(tái)連接。
全文摘要
一種超聲波高精度直線工作臺(tái)，包括導(dǎo)軌，工作臺(tái)，陶瓷耐磨涂層，底座，地腳，振子底座，預(yù)緊彈簧，預(yù)緊螺栓，預(yù)緊機(jī)構(gòu)，微動(dòng)滑臺(tái)和振子，底座的下面安有數(shù)個(gè)地腳，底座上面安裝了導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上面有工作臺(tái)，工作臺(tái)上面安裝了直線微動(dòng)滑臺(tái)，在工作臺(tái)的下面安有一層陶瓷耐磨涂層；振子底座通過底座固定螺母安裝在底座上，振子安放在振子底座上，振子的一側(cè)通過足子與工作臺(tái)接觸，振子的另一側(cè)與預(yù)緊彈簧接觸，預(yù)緊彈簧7套裝在預(yù)緊螺栓上，預(yù)緊螺栓通過自鎖螺母安裝在預(yù)緊機(jī)構(gòu)上，預(yù)緊機(jī)構(gòu)底座通過固定螺母安裝在底座上。本發(fā)明具有大行程，高精度的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25H1/00GK102744716SQ20111021498
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者葉旭明, 王樹逵, 白東哲 申請(qǐng)人:沈陽大學(xué)