一種非對稱壓電驅(qū)動的宏微定位工作臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種宏微兩級精密驅(qū)動裝置，屬于精密定位技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種基于非對稱壓電驅(qū)動的宏微定位工作臺。
【背景技術(shù)】
[0002]精密定位技術(shù)的領(lǐng)域范圍十分廣泛，在微型機械，微型裝配、IC制造中芯片光刻與封裝、MEMS制造中的器件封裝與組裝、生物醫(yī)學(xué)工程中的點樣移液等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。由于精密定位技術(shù)直接影響機械產(chǎn)品精度及表面質(zhì)量，故在機械制造業(yè)中對精密定位技術(shù)提出了更高的要求，這成為制約尖端產(chǎn)業(yè)和國防技術(shù)發(fā)展的重要因素。
[0003]從國內(nèi)外目前對精密定位技術(shù)的研究來看，為了實現(xiàn)大行程高精度的位移，一般采用宏微兩級定位方式:宏定位工作臺完成系統(tǒng)的高速度、大行程、低分辨率的運動；微定位工作臺用來補償宏定位誤差和抑制殘余振動，從而獲得整個超精密定位工作臺系統(tǒng)總體上的大彳丁程、尚速度、尚精度、尚頻響等指標，有效提尚系統(tǒng)的分辨率和定位精度并提尚系統(tǒng)響應(yīng)速度?，F(xiàn)今定位系統(tǒng)大多采用直線電機、旋轉(zhuǎn)電機結(jié)合滾珠絲桿等作為驅(qū)動裝置，這樣雖然可以提高其為已經(jīng)讀，但是成本較高，同時存在維修困難等問題。因此，能否在傳動機構(gòu)使用滾珠絲桿，降低成本的同時提高定位系統(tǒng)的定位精度具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種非對稱壓電驅(qū)動的宏微定位工作臺。
[0005]本實用新型解決具體問題的方案是:提供一種非對稱壓電驅(qū)動的宏微定位工作臺，宏動部分采用步進電機做原動件，Co級大導(dǎo)程滾珠絲桿副、光軸做傳動裝置；其特征是:步進電機安裝到電機座上，步進電機與絲桿通過聯(lián)軸器相連，電機座、宏動軸承與軸承座，光桿及光桿支座安裝在底座上；絲桿滑塊作為宏動工作臺，通過絲桿螺母、螺栓與絲桿相連；微動部分采用壓電非對稱慣性驅(qū)動器作為原動件，直線導(dǎo)軌，滑塊作為傳動部分，其特征在于:直線導(dǎo)軌通過螺栓與宏動工作臺相連，滑塊配合在導(dǎo)軌上，微動工作臺通過螺釘與滑塊相連，壓電雙晶片通過螺栓固定在微動工作臺上構(gòu)成非對稱慣性驅(qū)動器作為微動部分原動件。
[0006]本實用新型的有益效果是:由于宏動部分采用步進電機加滾珠絲杠螺母機構(gòu)進行驅(qū)動，相對于直線電機驅(qū)動，具有行程大、控制簡單、成本低等優(yōu)點；由于微動部分采用非對稱壓電慣性驅(qū)動器作為原動件，具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高等優(yōu)點；由于壓電雙晶片振子固定用加持板位置可以調(diào)節(jié)，即非對稱加持差可調(diào)，所以可方便通過調(diào)整加持差來改變微動工作臺輸出性能；采用了由于滾珠絲桿和慣性驅(qū)動器都具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便等優(yōu)點，不僅降低了生產(chǎn)成本，同時也便于調(diào)整和維修。總之，采用壓電慣性驅(qū)動器的宏微定位工作臺既可以實現(xiàn)大行程又能實現(xiàn)精確定位。
【附圖說明】
[0007]附圖給出了本實用新型的具體實施范例，與說明書一并用來解釋本實用新型的原理。通過以下結(jié)合附圖所作的詳細描述，可以更清楚地理解本實用新型的目的、優(yōu)點及特征，其中相同的特征采用相同的標號。
[0008]圖1，圖2是本實用新型的三維結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖3是本實用新型的微動部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中:1電機，2電機支座，3聯(lián)軸器，4軸承座，5底座，6光桿，7螺栓，8壓電雙晶片振子，9螺栓，10螺母，11質(zhì)量塊，12螺母，13壓電雙晶片振子，14光桿支座，15螺栓，16壓電雙晶片振子，17微動工作臺，18壓電雙晶片振子，19光桿，20絲桿，21螺栓，22絲桿螺母，23夾持板，24滑塊，25宏動工作臺，26直線導(dǎo)軌，27螺栓。
【具體實施方式】
[0011 ] 以下是本實用新型的最佳實例。
[0012]如圖1、2宏運動部分:步進電機I通過螺栓21裝配到步進電機支座2上，步進電機座2通過螺栓27與底座5相連，步進電機I與絲桿20通過聯(lián)軸器3連接，軸承及軸承座
4、光桿6、19及光桿支座14通過螺栓27安裝到底座5上，宏動工作臺25通過絲桿螺母22與絲桿20相連。
[0013]如圖3微運動部分，直線導(dǎo)軌26通過螺栓15與宏動工作臺25相連，滑塊24配合在直線導(dǎo)軌26上，微動工作臺17通過螺栓15與滑塊24相連，通過螺栓7、螺母10、夾持板23構(gòu)成加持差調(diào)整機構(gòu)并將壓電雙晶片振子8 —端固定在微動工作臺17上，另一端通過螺栓7、螺母10固定質(zhì)量塊11，其他三個壓電雙晶片采取相同的固定方法對稱布置在微動工作臺上；構(gòu)成壓電非對稱慣性驅(qū)動器，作為微動部分原動件。
[0014]如圖微動工作臺17裝配在宏動工作臺25之上，相互之間不影響，實現(xiàn)了運動的疊加。
[0015]如圖微動工作臺17通過調(diào)節(jié)夾持板23的位置可以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)壓電雙晶片的夾持差，從而使驅(qū)動力可調(diào)。
[0016]如圖微動工作臺17可實現(xiàn)左右兩向運動:當給壓電雙晶片振子8、18施加交流電信號時，壓電雙晶片振子8、18發(fā)生彎曲變形，由于加持差的存在，壓電雙晶片振子8、18帶動質(zhì)量塊彎曲變形不同，產(chǎn)生向左的慣性沖擊力小于向右的慣性沖擊力，配合摩擦力實現(xiàn)微動工作臺17向右運動。當給雙晶片13、16施加交流電信號時，壓電雙晶片13、16發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生向右的慣性沖擊力小于向左的慣性沖擊力，此時微動工作臺17向左運動。
[0017]如圖步進電機I轉(zhuǎn)動帶動滾珠絲桿20轉(zhuǎn)動，滾珠絲桿20將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成宏動絲桿螺母的直線運動，帶動宏動工作臺25直線運動；將交流電信號施加給壓電雙晶片時，利用非對稱壓電慣性驅(qū)動原理，微動工作臺17實現(xiàn)微小直線運動。
【主權(quán)項】
1.一種非對稱壓電驅(qū)動宏微定位工作臺，宏動部分采用步進電機作為原動件，大導(dǎo)程滾珠絲桿副和光軸做傳動裝置；其特征是:步進電機安裝到電機支座上，步進電機與絲桿通過聯(lián)軸器相連，光桿及光桿支座安裝在底座上，絲桿滑塊作為宏動工作臺，通過絲桿螺母與絲桿相連；微動部分采用壓電非對稱慣性驅(qū)動器作為原動件，直線導(dǎo)軌，滑塊作為傳動部分，其特征在于:直線導(dǎo)軌通過螺栓與宏動工作臺相連，滑塊配合在導(dǎo)軌上，微動工作臺通過螺釘與滑塊相連，壓電雙晶片通過螺栓固定在微動工作臺上。2.如權(quán)利要求1所述的非對稱壓電驅(qū)動宏微定位工作臺，其特征在于，通過調(diào)節(jié)夾持板的位置即可調(diào)節(jié)加持差。
【專利摘要】本實用新型涉及一種非對稱壓電驅(qū)動的宏微定位工作臺。宏動部分采用步進電機做原動件，滾珠絲桿副、光軸做傳動裝置；其特征是：步進電機安裝到電機支座上，步進電機與絲桿通過聯(lián)軸器相連，電機座、宏動軸承與軸承座，光桿及光桿支座安裝在底座上；絲桿滑塊作為宏動工作臺，通過絲桿螺母與絲桿相連；微動部分采用壓電非對稱慣性驅(qū)動器作為驅(qū)動元件，其特征在于：直線導(dǎo)軌通過螺栓與宏動工作臺相連，滑塊配合在導(dǎo)軌上，微動工作臺通過螺釘與滑塊相連，壓電雙晶片通過螺栓固定在微動工作臺上，當給壓電雙晶片施加電信號時非對稱慣性驅(qū)動器實現(xiàn)高精度位移輸出。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、行程大、精度高等特點。
【IPC分類】B23Q1/26
【公開號】CN204893434
【申請?zhí)枴緾N201520219036
【發(fā)明人】鄭丁斌, 溫建明, 金麗玲, 張婷園, 王丹
【申請人】浙江師范大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年4月4日