專利名稱：微位移放大裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳動機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種微位移放大裝置。
背景技術(shù)：
在微納米技術(shù)的研究工作中，微納米級控制及定位是微納米技術(shù)的核心之
一，為微納米技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)，被認(rèn)為是21世紀(jì)的核心技 術(shù)。在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS )領(lǐng)域，微納米技術(shù)涉及到微驅(qū)動、微定位、微加工、 微裝配等不同研究方向。由于目前現(xiàn)有的傳統(tǒng)的位移;故大方式，如齒輪或杠桿 等;^文大機(jī)構(gòu)，運(yùn)動與力傳遞環(huán)節(jié)多、累積誤差大、可靠性性差、非線性誤差大、 精確度低，直接影響輸出位移分辨率，限制了其在微米/納米技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng) 用和拓展。
壓電陶瓷以其優(yōu)越的驅(qū)動性能在微位移驅(qū)動和精密定位領(lǐng)域得到廣泛應(yīng) 用，取得了較好的效果，但總體上看，壓電陶瓷驅(qū)動器的位移一般小于幾十微 米，對于需要在幾百微米位移以上的行程驅(qū)動方面，就無法直接利用壓電陶瓷 驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，不能充分發(fā)揮壓電陶瓷優(yōu)越的驅(qū)動性能，限制了它的應(yīng)用范 圍。這就需要進(jìn)一步改進(jìn)，以對壓電陶瓷的驅(qū)動位移做更大程度的放大，來滿 足較大的運(yùn)動行程的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種具有較大的位移放大 倍數(shù)、誤差小且結(jié)構(gòu)緊湊的微位移放大裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為 一種微位移放大裝置，包括 基座、設(shè)于基座上的壓電陶瓷驅(qū)動器及通過壓電陶瓷驅(qū)動器驅(qū)動的位移放大機(jī)構(gòu)，其中，該位移放大機(jī)構(gòu)由若干驅(qū)動桿通過柔性鉸鏈串聯(lián)及并聯(lián)連接而成， 且由該位移放大機(jī)構(gòu)輸出位移。
該位移放大機(jī)構(gòu)包括頂桿、推桿、第一連桿、第二連桿、拉桿、輸出桿及 連接各桿的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，該頂桿由壓電陶瓷驅(qū)動器驅(qū)動，推桿及第一連桿并 聯(lián)后與頂桿串聯(lián)，第二連桿與推桿串聯(lián)，##與第一連桿串聯(lián)，第二連桿與拉 桿并聯(lián)后與輸出位移的輸出桿串聯(lián)。
壓電陶瓷驅(qū)動器與頂桿的一端相接觸，頂桿的另 一端通過柔性鉸鏈分別與 推桿及第一連桿的一端連接，推桿的另一端通過柔性鉸鏈與第二連桿的一端連
接，第一連桿的另一端通過柔性鉸鏈與拉桿的一端連接，第二連桿與拉桿的另 一端均通過柔性鉸鏈與輸出桿連接。
上述柔性鉸鏈均為轉(zhuǎn)動副柔性鉸鏈。
位移放大機(jī)構(gòu)的各驅(qū)動桿通過柔性鉸鏈與基座相連為一體的整體式結(jié)構(gòu)。 壓電陶瓷驅(qū)動器安裝在位移放大機(jī)構(gòu)的基座上，并通過螺釘預(yù)緊。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過若干驅(qū)動桿多級的串聯(lián)及并聯(lián)連接的多 級放大結(jié)構(gòu)，采用了差動放大原理，實(shí)現(xiàn)較大的位移放大倍數(shù)，具有較大的行 程，又因?yàn)轵?qū)動桿均采用柔性鉸鏈的連接結(jié)構(gòu)，使得各驅(qū)動桿之間無摩擦，無 間隙，故位移放大機(jī)構(gòu)在增大位移放大倍數(shù)同時，能盡可能的將誤差降低。
另外，本實(shí)用新型還利用位移放大機(jī)構(gòu)的各驅(qū)動桿通過柔性鉸鏈與基座相 連為一體的整體式結(jié)構(gòu)，使位移放大機(jī)構(gòu)可由一塊材料加工而成，使得位移放 大機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，無需裝配，從而避免了裝配時產(chǎn)生的誤差。


圖l為本實(shí)用新型微位移放大裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示的一種微位移放大裝置，包括基座1、設(shè)于基座1上的壓電陶瓷 驅(qū)動器2及通過壓電陶資驅(qū)動器2驅(qū)動的位移放大機(jī)構(gòu)，其中，該位移放大機(jī) 構(gòu)由若干驅(qū)動桿通過柔性《交鏈串聯(lián)及并聯(lián)連接而成，且由該位移放大機(jī)構(gòu)輸出 位移。
位移放大機(jī)構(gòu)的各驅(qū)動桿通過柔性鉸鏈與基座1相連為一體的整體式結(jié)構(gòu)，
壓電陶瓷驅(qū)動器2安裝在基座1上并可通過螺釘17適當(dāng)預(yù)緊。
該位移放大機(jī)構(gòu)包括頂桿3、推桿6、第一連桿8、第二連桿14、拉桿IO、 輸出桿16及連接各桿的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，該頂桿3由壓電陶資驅(qū)動器2驅(qū)動，推 桿6及第一連桿8并聯(lián)后與頂桿3串聯(lián)，第二連桿14與推桿6串聯(lián)，拉桿IO 與第一連桿8串聯(lián)，第二連桿14與拉桿10并聯(lián)后與輸出位移的輸出桿16串聯(lián)。 壓電陶瓷驅(qū)動器2與頂桿3的一端相接觸，頂桿3的另一端分別通過柔性 鉸鏈5、 4與推桿6及第一連桿8的一端連接，推桿6的另一端通過柔性鉸鏈13 與第二連桿14的一端連接，第一連桿8的另一端通過柔性鉸鏈9與拉桿10的 一端連接，第二連桿14與拉桿10的另一端均通過柔性鉸鏈15、 11與輸出桿16 連接。
在本實(shí)施例中，上述各柔性鉸鏈均為轉(zhuǎn)動副柔性鉸鏈。
該微位移放大裝置工作時，微位移放大機(jī)構(gòu)通過壓電陶覺驅(qū)動器2驅(qū)動頂 桿3，頂桿3經(jīng)過柔性鉸鏈5、 4把位移分別傳給推桿6和第一連桿8。第一連桿 8與柔性鉸鏈4、 7組合使得位移放大，并帶動柔性鉸鏈9、擬干IO、柔性鉸鏈 11向下運(yùn)動，運(yùn)動方向剛好和壓電陶乾驅(qū)動器2的位移方向相反；柔性4交鏈12、 13和第二連桿14的組合使得推桿6的位移得到放大，并帶動柔性4交鏈15向上 運(yùn)動，運(yùn)動方向和壓電陶瓷驅(qū)動器2的位移方向相同。因?yàn)槿嵝糟q鏈ll的運(yùn)動 方向與壓電陶瓷驅(qū)動器2運(yùn)動方向相反，即向下運(yùn)動，柔性鉸鏈15的運(yùn)動方向 與壓電陶瓷驅(qū)動器2運(yùn)動方向相同，即向上運(yùn)動，故使得輸出桿16的輸出端能 輸出更大的位移。
本實(shí)用新型的整體式微位移放大機(jī)構(gòu)在使用時，可以將基座l夾緊或固定， 總的位移輸出由輸出桿16上的末端輸出。
權(quán)利要求1、一種微位移放大裝置，包括基座(1)、設(shè)于基座(1)上的壓電陶瓷驅(qū)動器(2)及通過壓電陶瓷驅(qū)動器(2)驅(qū)動的位移放大機(jī)構(gòu)，其特征在于該位移放大機(jī)構(gòu)由若干驅(qū)動桿通過柔性鉸鏈串聯(lián)及并聯(lián)連接而成，且由該位移放大機(jī)構(gòu)輸出位移。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微位移放大裝置，其特征在于該位移放大機(jī)構(gòu) 包括頂桿(3 )、推桿(6 )、第一連桿(8 )、第二連桿(14 )、拉桿(10 )、輸出 桿(16)及連接各桿的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，該頂桿(3)由壓電陶瓷驅(qū)動器(2)驅(qū) 動，推桿(6)及第一連桿(8)并聯(lián)后與頂桿(3)串聯(lián)，第二連桿(14)與推 桿(6 )串聯(lián)，拉桿(10 )與第一連桿(8 )串聯(lián)，第二連桿(14 )與拉桿(10 ) 并聯(lián)后與輸出位移的輸出桿(16)串聯(lián)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微位移放大裝置，其特征在于壓電陶瓷驅(qū)動器 (2)與頂桿(3)的一端相接觸，頂桿(3)的另一端分別通過柔性鉸鏈(5)、 (4)與推桿(6)及第一連桿(8)的一端連接，推桿(6)的另一端通過柔性鉸鏈(13)與第二連桿(14)的一端連接，第一連桿(8)的另一端通過柔性鉸 鏈(9)與拉桿(10)的一端連接，第二連桿(14)與^i^干(10)的另一端均通 過柔性鉸鏈(15 )、 ( 11)與輸出桿(16 )連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的微位移放大裝置，其特征在于所述柔 性鉸鏈均為轉(zhuǎn)動副柔性鉸鏈。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微位移放大裝置，其特征在于位移放大機(jī)構(gòu)的 各驅(qū)動桿通過柔性鉸鏈與基座(1)相連為一體的整體式結(jié)構(gòu)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微位移放大裝置，其特征在于壓電陶瓷驅(qū)動器 (2 )安裝在基座(1)上，并通過螺釘(l7 )預(yù)緊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于精密定位及微驅(qū)動領(lǐng)域的微位移放大裝置，包括基座、設(shè)于基座上的壓電陶瓷驅(qū)動器及通過壓電陶瓷驅(qū)動器驅(qū)動的位移放大機(jī)構(gòu)，其中，該位移放大機(jī)構(gòu)由若干驅(qū)動桿通過柔性鉸鏈串聯(lián)及并聯(lián)連接而成，且由該位移放大機(jī)構(gòu)輸出位移。該微位移放大裝置具有較大的位移放大倍數(shù)、誤差小且結(jié)構(gòu)緊湊。
文檔編號B41J2/045GK201153129SQ20082004248
公開日2008年11月19日 申請日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者可欣榮, 張建瓴, 張鐵民, 洪添勝, 陳萬銀 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)