專利名稱：基于形狀記憶材料粗動驅動器的精密微動平臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明創(chuàng)造屬于微動平臺技術，主要涉及一種基于形狀記憶材料驅動的精密微動
T D ο
背景技術：
精密位移技術在近代尖端工業(yè)生產(chǎn)和科學研究領域占有極其重要的地位，廣泛應用于微量進給、光纖對接和精密、超精密加工等要求精細操作的領域。精密位移依靠驅動器驅動精密微動平臺運動來實現(xiàn)，微動平臺的微動驅動多采用壓電驅動器，壓電驅動器是近幾年發(fā)展起來的新型微位移器件，它以體積小、驅動力大、分辨率高、易于控制和輸出位移小等優(yōu)點作為驅動元件在精密機械當中得到了廣泛的應用。但是，目前微動平臺的粗動驅動多采用傳統(tǒng)的機械傳動裝置，結構復雜，控制過程繁瑣，且定位精度低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明創(chuàng)造的目的就是針對上述現(xiàn)有精密微動平臺在粗動和微動驅動技術存在的問題，設計提供一種基于形狀記憶材料粗動驅動器的精密微動平臺，通過采用壓電驅動器為微動驅動器，采用形狀記憶材料驅動器為粗動驅動器的結構，達到兼顧大行程和微位移驅動的目的。本發(fā)明創(chuàng)造的目的是這樣實現(xiàn)的載物臺通過載物臺安裝螺栓固裝在Y向微動平臺上端面上，所述的Y向微動平臺通過四個Y向微動柔性鉸鏈機構安裝在X向微動平臺的內(nèi)部；γ向壓電微動驅動器安裝在X向微動平臺的驅動槽內(nèi)，且其兩端分別與Y向微動平臺和X向微動平臺接觸配合；χ向微動平臺通過四個X向微動柔性鉸鏈機構安裝在XY 二維微動平臺底座內(nèi)部，X向壓電微動驅動器安裝在XY 二維微動平臺底座的驅動槽內(nèi)，且其兩端分別與X向微動平臺和XY 二維 微動平臺底座接觸配合；χγ 二維微動平臺底座通過XY 二維微動平臺安裝螺栓固裝在X向粗動平臺上端面上；x向粗動平臺與X向粗動平臺底座通過X向粗動滑道相配合；χ向形狀記憶材料粗動驅動器的兩端部通過連接件分別安裝在X向粗動平臺和X向粗動平臺底座的槽內(nèi)，X向粗動平臺底座通過X向粗動平臺底座安裝螺栓固裝在Y向粗動平臺上端面上，Y向粗動平臺與Y向粗動平臺底座通過Y向粗動滑道相配合；Y向形狀記憶材料粗驅動器的兩端通過連接件分別安裝在Y向粗動平臺和Y向粗動平臺底座的槽內(nèi)；γ向粗動平臺底座安裝螺栓將Y向粗動平臺底座固裝在底座上端面上，至此構成基于形狀記憶材料粗動驅動器的精密微動平臺。本發(fā)明創(chuàng)造利用形狀記憶材料具有的形狀記憶特性，當形狀記憶材料被加熱到它的轉變溫度時就會展現(xiàn)出形狀記憶效應，輸出位移大。若形狀記憶材料的二端被約束，在溫度激勵下會產(chǎn)生很大的回復力，可用于驅動物體運動，將形狀記憶材料應用于微動平臺的粗動驅動器設計，可簡化驅動系統(tǒng)結構，降低控制過程的復雜性，具有結構簡單緊湊、易于控制、定位精度高的特點，在工程中具有更廣泛的應用前景。
圖1是基于形狀記憶材料粗動驅動器的精密微動平臺總體安裝結構示意圖；圖2是壓電驅動器微動平臺裝配結構示意圖；圖3是形狀記憶材料粗動驅動器粗動平臺裝配結構示意圖。圖中件號說明1、底座、2、Y向粗動平臺底座、3、Y向粗動平臺、4、X向形狀記憶材料粗動驅動器、5、XY 二維微動平臺安裝螺栓、6、X向壓電微動驅動器、7、X向微動平臺、8、Y向粗動滑道、9、Y向微動柔性鉸鏈機構、10、載物臺安裝螺栓、11、Y向微動平臺、12、XY 二維微動平臺底座、13、X向粗動滑道、14、X向粗動平臺底座安裝螺栓、15、Y向粗動平臺底座安裝螺栓、16、X向粗動平臺底座、17、X向粗動平臺、18、Y向形狀記憶材料粗動驅動器、19、Y向壓電微動驅動器、20、X向微動柔性鉸鏈機構、21、載物臺。
具體實施方式
以下結合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造實施方案進行詳細描述。一種基于形狀記憶材料粗動驅動器的精密微動平臺，載物臺21通過載物臺安裝螺栓10固裝在Y向微動平臺11上端面上，所述的Y向微動平臺11通過四個Y向微動柔性鉸鏈機構9安裝在X向微動平臺7的內(nèi)部；Y向壓電微動驅動器19安裝在X向微動平臺7的驅動槽內(nèi)，且其兩端分別與Y向微動平臺11和X向微動平臺7接觸配合；Χ向微動平臺7通過四個X向微動柔性鉸鏈機構20安裝在XY 二維微動平臺底座12內(nèi)部，X向壓電微動驅動器6安裝在XY 二維微動平臺底座12的驅動槽內(nèi)，且其兩端分別與X向微動平臺7和XY 二維微動平臺底座12接觸配合；ΧΥ 二維微動平臺底座12通過XY 二維微動平臺安裝螺栓5固裝在X向粗動平臺17上端面上；Χ向粗動平臺17與X向粗動平臺底座16通過X向粗動滑道13相配合；Χ向形狀記憶材料粗動驅動器4的兩端部通過連接件分別安裝在X向粗動平臺17和X向粗動平臺底座16的槽內(nèi)，X向粗動平臺底座16通過X向粗動平臺底座安裝螺栓14固裝在Y向粗動平臺3上端面上，Y向粗動平臺3與Y向粗動平臺底座2通過Y向粗動滑道8相配合；Υ向形狀記憶材料粗驅動器18的兩端通過連接件分別安裝在Y向粗動平臺3和Y向粗動平臺底座2的槽內(nèi)；Υ向粗動平臺底座安裝螺栓15將Y向粗動平臺底座2固裝在底座I上端面上。本發(fā)明創(chuàng)造實現(xiàn)微動平臺X向微動驅動的過程Χ向壓電微動驅動器6通電產(chǎn)生伸長運動，驅動Y向微動柔性鉸鏈機構9發(fā)生彎曲變形，推動X向微動平臺7及安裝在其內(nèi)部的Y向微動平臺11產(chǎn)生X向微動，實現(xiàn)微動平臺X向微動。保持對X向壓電微動驅動器6通電，X向微動平臺7相對XY 二維微動平臺底座12靜止不動。X向壓電微動驅動器6斷電回縮，Y向微動柔性鉸鏈機構9由于彈性回復作用回彈到初始位置，帶動X向微動平臺7及安裝在其內(nèi)部的Y向微動平臺11回到初始位置。本發(fā)明創(chuàng)造實現(xiàn)微動平臺Y向微動驅動的過程 Υ向壓電微動驅動器19通電產(chǎn)生伸長運動，驅動X向微動柔性鉸鏈機構20發(fā)生彎曲變形，推動Y向微動平臺11產(chǎn)生Y向微動，實現(xiàn)微動平臺Y-向微動。保持對Y向微動驅動器19通電，Y向微動平臺11相對XY 二維微動平臺底座12靜止不動。Y向壓電微動驅動器19斷電回縮，X向微動柔性鉸鏈機構20由于彈性回復作用回彈到初始位置，帶動Y向微動平臺11回到初始位置。本發(fā)明創(chuàng)造實現(xiàn)微動平臺X向粗動驅動的過程對X向形狀記憶材料粗動驅動器4彎曲部分內(nèi)置的形狀記憶合金絲網(wǎng)通電加熱，使彎曲部分的溫度達到形狀記憶聚合物復合材料轉變溫度，形狀記憶聚合物復合材料的形狀記憶效應驅動X向形狀記憶材料粗動驅動器4展開，驅動X向粗動平臺17沿著X向粗動平臺底座16上的X向粗動滑道13滑動，實現(xiàn)了 X向粗動驅動。停止對X向形狀記憶材料粗動驅動器4通電加熱，X向粗動平臺17相對X向粗動平臺底座16靜止不動。對X向形狀記憶材料粗動驅動器4內(nèi)置的形狀記憶合金絲網(wǎng)通電，使形狀記憶合金絲網(wǎng)的溫度達到轉變溫度，形狀記憶合金材料的形狀記憶效應驅動展開的X向形狀記憶材料粗動驅動器4回復到折疊狀態(tài)，帶動X向粗動平臺17沿著X向粗動平臺底座16上的X向粗動滑道13滑動，回到初始位置。本發(fā)明創(chuàng)造實現(xiàn)微動平臺Y向粗動驅動的過程對Y向形狀記憶材料粗動驅動器18折疊部分內(nèi)置的形狀記憶合金絲通電加熱，使彎曲部分的溫度達到形狀記憶聚合物復合材料轉變溫度，形狀記憶聚合物復合材料的形狀記憶效應驅動Y向形狀記憶材料粗動驅動器18展開，驅動Y向粗動平臺3沿著Y向粗動平臺底座2上的Y向粗動滑道8滑動，實現(xiàn)了 Y向粗動驅動。停止對Y向形狀記憶材料粗動驅動器18通電加熱，Y向粗動平臺3相對Y向粗動平臺底座2靜止不動。對Y向形狀記憶材料粗動驅動器18內(nèi)置的形狀記憶合金絲網(wǎng)通電，使形狀記憶合金絲網(wǎng)的溫度達到轉變溫度，形狀記憶合金材料的形狀記憶效應驅動展開的Y向形狀記憶材料粗動驅動器18回復到折疊狀態(tài)，帶動Y向粗動平臺3沿著Y向粗動平臺底座2上的Y向粗動滑道8滑動，回到初始位置。
權利要求1. 一種基于形狀記憶材料粗動驅動器的精密微動平臺，其特征在于載物臺(21)通過載物臺安裝螺栓(10)固裝在Y向微動平臺(11)上端面上，所述的Y向微動平臺(11)通過四個Y向微動柔性鉸鏈機構(9)安裝在X向微動平臺(7)的內(nèi)部；Y向壓電微動驅動器(19)安裝在X向微動平臺(7)的驅動槽內(nèi)，且其兩端分別與Y向微動平臺(11)和X向微動平臺(7)接觸配合；Χ向微動平臺(7)通過四個X向微動柔性鉸鏈機構(20)安裝在XY二維微動平臺底座(12)內(nèi)部，X向壓電微動驅動器(6)安裝在XY 二維微動平臺底座(12)的驅動槽內(nèi)，且其兩端分別與X向微動平臺(7)和XY 二維微動平臺底座(12)接觸配合；XY 二維微動平臺底座(12)通過XY 二維微動平臺安裝螺栓(5)固裝在X向粗動平臺(17)上端面上；X向粗動平臺(17)與X向粗動平臺底座(16)通過X向粗動滑道(13)相配合；Χ向形狀記憶材料粗動驅動器⑷的兩端部通過連接件分別安裝在X向粗動平臺(17)和X向粗動平臺底座(16)的槽內(nèi)，X向粗動平臺底座(16)通過X向粗動平臺底座安裝螺栓(14)固裝在Y向粗動平臺⑶上端面上，Y向粗動平臺⑶與Y向粗動平臺底座⑵通過Y向粗動滑道(8)相配合；Υ向形狀記憶材料粗驅動器(18)的兩端通過連接件分別安裝在Y向粗動平臺(3)和Y向粗動平臺底座(2)的槽內(nèi)；Υ向粗動平臺底座安裝螺栓(15)將Y向粗動平臺底座(2)固裝在底座(I)上端面上。
專利摘要基于形狀記憶材料粗動驅動器的精密微動平臺屬于微動平臺技術；在底座上從下至上依次安裝Y向粗動平臺底座、X向粗動平臺底座、X向粗動平臺、XY二維微動平臺底座、Y向微動平臺和載物臺，所述的Y向微動平臺通過Y向微動柔性鉸鏈機構安裝在X向微動平臺內(nèi)，X向微動平臺通過X向微動柔性鉸鏈機構安裝在XY二維微動平臺底座內(nèi)；由X向和Y向壓電微動驅動器驅動；X向粗動平臺與X向粗動平臺底座通過X向粗動滑道相配合，由X向和Y向形狀記憶材料粗動驅動器驅動；本平臺結構簡單緊湊，易于控制，定位精度高，應用前景廣泛。
文檔編號B23Q1/34GK202861789SQ20122052532
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者于月民, 蓋芳芳, 張斌 申請人:黑龍江科技學院