慣性粘滑平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種慣性粘滑平臺，屬于微納技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]納米技術(shù)是人類對微觀世界探索認(rèn)識改造和利用的基本手段之一，其中納米操作是納米技術(shù)的重要內(nèi)容，是國際機(jī)器人學(xué)和納米科技領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注的熱點研究領(lǐng)域。高效精密可控的納米操作系統(tǒng)在光電信息技術(shù)及醫(yī)療技術(shù)等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。其中針對納米尺度的物體或材料的自動化精確操縱是納米操作系統(tǒng)必不可少的手段之一。目前，微系統(tǒng)工程、生物工程、醫(yī)學(xué)工程、精密制造、航空航天等重要科學(xué)工程領(lǐng)域要求定位平臺在有限的操作空間內(nèi)，實現(xiàn)高精度定位和操作的同時，也能擁有更大的操作范圍。具有微納米級定位精度、毫米級行程、體積較小的跨尺度納米定位技術(shù)已經(jīng)成為納米尺度操作必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。此時，由常用的伺服電機(jī)驅(qū)動及精密絲杠傳動等方式組成的機(jī)電系統(tǒng)很難滿足要求。近年來，把壓電陶瓷作為驅(qū)動源的微驅(qū)動技術(shù)漸漸興起，壓電陶瓷具備許多優(yōu)良的特性，如:體積小、頻響高、發(fā)熱少、輸出力大、無噪聲、性能穩(wěn)定等，且傳動機(jī)構(gòu)由柔性鉸鏈組成，該方式無機(jī)械摩擦、無間隙、運(yùn)動靈敏等，充分滿足微納精密定位的要求。通?；趬弘娞沾傻目绯叨染芏ㄎ或?qū)動器主要有:尺蠖驅(qū)動器、壓電超聲馬達(dá)、壓電諧波驅(qū)動器、宏微混合驅(qū)動器。通過對現(xiàn)有各種跨尺度驅(qū)動器的運(yùn)動原理及結(jié)構(gòu)分析研究發(fā)現(xiàn):尺蠖驅(qū)動器運(yùn)動速度較低，需要用到多個壓電陶瓷疊堆，加工精度要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；壓電超聲馬達(dá)效率較低，由于摩擦磨損嚴(yán)重影響了馬達(dá)的使用壽命；壓電諧波驅(qū)動器分辨率較低，在需要亞納米精度、納米精度的場合不再適用；宏微混合型驅(qū)動器驅(qū)動類型多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，成本較高，驅(qū)動控制系統(tǒng)復(fù)雜。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種慣性粘滑平臺，其可避免壓電陶瓷承受拉力，延長壓電陶瓷的使用壽命，可實現(xiàn)位移無間隙輸出，且結(jié)構(gòu)小巧，集成度高。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種慣性粘滑平臺，包括殼體、設(shè)置在所述殼體內(nèi)的柔性架及設(shè)置在所述柔性架內(nèi)的壓電陶瓷和彈性件，所述殼體內(nèi)設(shè)置有收納所述柔性架的收納腔，所述殼體包括上端壁，所述收納腔的一側(cè)設(shè)置有貫穿所述上端壁的槽道，所述柔性架包括第一固定件和第二固定件，所述第一固定件和第二固定件可沿所述槽道的縱長方向在收納腔內(nèi)移動，所述第一固定件包括第一架體、形成在所述第一架體內(nèi)的第一中空腔及自所述第一架體朝第二固定件突伸的抵持部，所述彈性件容置在所述第一中空腔內(nèi)，于所述槽道的寬度方向，所述彈性件的兩側(cè)抵壓收納腔的內(nèi)側(cè)面，所述第二固定件包括第二架體和形成在所述第二架體內(nèi)的第二中空腔，所述第二架體具有朝向所述第一架體的開口，所述抵持部自所述開口伸入至所述第二中空腔，所述抵持部向外突伸形成有連接至所述第二架體的柔性臂，所述壓電陶瓷位于所述第二中空腔內(nèi)，所述第二架體具有相對第二開口設(shè)置的后壁，所述壓電陶瓷的一端抵持抵持部，另一端抵持第二架體的后壁，所述第二架體伸入至所述槽道。
[0005]進(jìn)一步的，所述壓電陶瓷具有抵持抵持部的第一抵持面和抵持第二固定件的第二抵持面，所述壓電陶瓷的一側(cè)設(shè)置有預(yù)緊螺釘，所述預(yù)緊螺釘?shù)殖值殖植炕虻诙殖置妗?br>[0006]進(jìn)一步的，所述預(yù)緊螺釘與壓電陶瓷之間夾持有墊片。
[0007]進(jìn)一步的，所述預(yù)緊螺釘螺紋連接在所述第二固定件的后壁上，且所述墊片夾持在所述預(yù)緊螺釘與壓電陶瓷的第二抵持面之間。
[0008]進(jìn)一步的，所述第一固定件和第二固定件沿所述槽道的縱長方向排列。
[0009]進(jìn)一步的，所述第二架體還包括自所述頂壁向下延伸形成的兩側(cè)壁，所述柔性臂為自抵持部的兩側(cè)面向外延伸形成的兩個，兩個所述柔性臂分別與第二架體的兩側(cè)壁連接。
[0010]進(jìn)一步的，于所述槽道的深度方向上，所述彈性件的相對兩側(cè)分別開設(shè)有安裝孔和調(diào)節(jié)孔，所述第一固定件上設(shè)置有安裝在所述安裝孔內(nèi)的定位螺釘和安裝在所述調(diào)節(jié)孔內(nèi)的調(diào)節(jié)螺釘。
[0011 ] 進(jìn)一步的，所述彈性件為0型彈簧片。
[0012]進(jìn)一步的，所述第二架體包括伸入所述槽道內(nèi)的頂壁，所述慣性粘滑平臺還包括交叉滾珠導(dǎo)軌，所述交叉滾珠導(dǎo)軌包括固定在所述第二架體的頂壁上的動子導(dǎo)軌和設(shè)置在所述動子導(dǎo)軌兩側(cè)的定子導(dǎo)軌，所述定子導(dǎo)軌固定在所述殼體上，所述定子導(dǎo)軌和動子導(dǎo)軌平行設(shè)置。
[0013]進(jìn)一步的，所述殼體還包括相對所述上端壁設(shè)置的下端壁，所述下端壁上開設(shè)有與所述收納腔連通的通孔。
[0014]借由上述方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點:本實用新型的慣性粘滑平臺通過將柔性架設(shè)置在殼體內(nèi)，將彈性件與壓電陶瓷設(shè)置在柔性架內(nèi)，該柔性架的抵持部伸入至第二架體，且該壓電陶瓷的一端抵持抵持部，另一端抵持第二架體的后壁，從而可避免壓電陶瓷承受拉力，延長壓電陶瓷的使用壽命，可實現(xiàn)位移無間隙輸出，且結(jié)構(gòu)小巧，集成度高。
[0015]上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的慣性粘滑平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1的主視圖；
[0018]圖3是圖1中A-A向剖視圖；
[0019]圖4是圖1的俯視圖；
[0020]圖5是圖1中的部分結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖6是圖5中柔性架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是圖6的俯視圖；
[0023]圖8是圖1中彈性件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9是圖1中調(diào)節(jié)螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖10是本實用新型的慣性粘滑平臺在運(yùn)動時輸入的鋸齒波示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0027]參見圖1至圖9，本實用新型一較佳實施例所述的一種慣性粘滑平臺100包括殼體1、設(shè)置在所述殼體1 一側(cè)的交叉滾珠導(dǎo)軌2、設(shè)置在所述殼體1內(nèi)的柔性架6、及設(shè)置在所述柔性架6內(nèi)的壓電陶瓷3和彈性件4。所述殼體1內(nèi)設(shè)置有收納腔11，所述殼體1包括相對設(shè)置的上端壁12和下端壁13和相對設(shè)置的兩側(cè)端壁14，所述上端壁12、下端壁13和兩側(cè)端壁14圍設(shè)形成收納腔11。所述上端壁12上凹陷形成有凹槽15，該凹槽15包括垂直設(shè)置的水平面151和垂直面152，該上端壁12上開設(shè)有槽道16，該槽道16自上端壁12的后端面121朝上端壁12的前端面122貫穿，并且自水平面151向下貫穿以與收納腔11連通。所述下端壁13上開設(shè)有與所述收納腔11連通的通孔17。所述收納腔11具有內(nèi)底面111和垂直內(nèi)底面111且相對設(shè)置的兩內(nèi)側(cè)面112。所述交叉滾珠導(dǎo)軌2包括動子導(dǎo)軌21和相對設(shè)置在所述動子導(dǎo)軌21兩側(cè)的定子導(dǎo)軌22，所述定子導(dǎo)軌22與動子導(dǎo)軌21平行設(shè)置，所述定子導(dǎo)軌22固定在所述殼體1的上端壁12上，位于上端壁12的凹槽15內(nèi)，在本實施例中，該定子導(dǎo)軌22通過緊固件51固定在上端壁12上，所述垂直面152上開設(shè)有螺釘孔153，該螺釘孔153內(nèi)設(shè)置有緊定螺釘52，該緊定螺釘52抵持交叉滾珠導(dǎo)軌2的定子導(dǎo)軌22，通過該緊定螺釘52以調(diào)節(jié)交叉滾珠導(dǎo)軌2的安裝間隙，以調(diào)整由于交叉滾珠導(dǎo)軌2在安裝過程所造成的裝配誤差。所述動子導(dǎo)軌21位于在所述槽道16上方，所述動子導(dǎo)軌21的縱長延伸方向同槽道16的縱長方向延伸。
[0028]所述柔性架包括第一固定件61和第二固定件62，所述第一固定件61和第二固定件62沿所述槽道16的縱長方向排列，且所述第一固定件61和第二固定件62可沿槽道16的縱長方向在收納腔11內(nèi)移動。于所述槽道16的縱長方向，所述壓電陶瓷3的一端抵持所述第一固定件61，另一端抵持所述第二固定件62。所述彈性件4固定在所述第一固定件61上，所述動子導(dǎo)軌21固定在所述第二固定件62上，且于所述槽道16的寬度方向，所述彈性件4的兩側(cè)抵壓收納腔11的內(nèi)側(cè)面112。所述第一固定件61包括第一架體611、形成在第一架體611內(nèi)的第一中空腔612及自所述第一架體611朝第二固定件62突伸的抵持部613，所述彈性件4容置在所述第一中空腔612內(nèi)。所述第二固定件62包括第二架體621和形成在所述第二架體621內(nèi)的第二中空腔622，所述壓電陶瓷3容置在所述第二中空腔622內(nèi)，所述第二架體621包括相對設(shè)置的頂壁623和底壁624、自所述頂壁623向下延伸以連接底壁624的兩側(cè)壁625及連接頂壁623、底壁624和兩側(cè)壁625的后壁626，所述第二架體621具有朝向第一架體611的開口 627，該開口 627與后壁626相對設(shè)置。所述抵持部613自所述開口 627伸入至所述第二中空腔622，以使整體結(jié)構(gòu)更緊湊，集成度高。所述抵持部63向外突伸形成有連接至所述第二架體62的柔性臂63。在本實施例中，所述柔性臂63為自所述抵持部613的側(cè)面向外延伸形成的板體，所述板體63的厚度根據(jù)壓電陶瓷3的剛度設(shè)置，以防止壓電陶瓷3的位移損失過大。所述抵持部613的截面形成呈T型，該T型抵持部613的頭部與壓電陶瓷3抵持，以增加壓電陶瓷3和抵持部613之間的接觸面積。在本實施例中，所述板體63為自抵持部613的兩側(cè)面向外延伸形成的兩個，兩個所述板體63分別與第二架體621的兩側(cè)壁625連接，在其他實施方式中，該板體63可以為其他數(shù)量，以與第二固定件62的頂壁623、底壁624和兩側(cè)壁625均連接，或者，僅與其中頂壁623、底壁624、兩側(cè)壁625中的任意一個連接，或者與頂壁623、底壁624和兩側(cè)壁625中的任意三個連接。在本實施例中，由于柔性臂63