[发明专利]一种具有大伸长量的刚性直簧移相器

说明书

技术领域

本发明属于几何量计量技术，涉及一种具有大伸长量刚性直簧结构的高精度移相器。

背景技术

目前微位移驱动元件的种类很多，如机电驱动类、电磁驱动类等。与其他微位移结构相比，压电式移相器因其结构简单、体积小、位移分辨率高（纳米级）、响应快、抗强电磁干扰等诸多优点，在光学、微电子技术、高精度定位、精密加工、激光通讯等各个领域中都有较为广泛的应用。但有时科学实验和生产中需要较大的（几十微米以上级）、精确的且可控的行程量，此时传统的压电式移相器的结构往往不能同时满足上述诸多要求，朱煜曾在《由三个压电陶瓷堆组成的干涉仪移相器的校正与标定》（《光学学报》,Vol.21,No.4,2001）中提出一种由三个PZT在同一圆环上共同推动被移动装置的移相器，并在载重超过10千克的情况下以卧式斐索干涉仪做了实际测试，其精度，行程量均符合设计要求，达到了同类移相器中的较高水平。然而，该移相器结构复杂，非线性校正困难，驱动电路同步性设计复杂，使其在应用领域上受到了诸多限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有大行程量，精度高，结构简单（使用两组刚性直弹簧结构）且易于校正调试的移相器,移相器采用压电陶瓷堆（PZT）推动。

实现本发明目的的技术解决方案为：包括主底板、侧边锁紧装置、PZT固定装置和PZT元件，侧边锁紧装置位于主底板的两侧，PZT固定装置位于主底板的中间下方，并与PZT元件直接接触，两者成前后关系，其特征在于：其中主底板由弹簧结构、正向沉孔、反向沉孔以及位于中心位置的空腔组成；移相器通过正向沉孔固定在使用平台上，并通过反向沉孔与被移动器件固定，PZT元件通过PZT固定装置固定在空腔内；该移相器仅使用单PZT，力传递装置为两组直弹簧结构。

本发明与现有技术相比，其显著优点：仅使用单PZT，以及结构简单的移相器机械装置就可实现准确、高灵敏度的大行程移相，其原因之一是，本发明的弹簧结构采用刚性应力直弹簧结构，且被移动装置不与PZT元件的中轴线共轴，避免了直接挤压可能造成的偏移，同时弹簧结构较大的长宽比使得大行程量得以实现；其原因之二是，本发明采用钢珠作为和PZT元件以及和主底板中间部分侧边的直接接触，使得即使有微小偏移发生，位移依旧能沿轴向进行；其原因之三是，本发明的主要机械部分（即主底板）是由整块金属加工而成，避免了分成多块拼接时因公差而产生的偏移和倾斜。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的主底板结构示意图。

图3是本发明的侧边锁紧装置的示意图。

图4（a）、（b）、（c）、（d）是本发明的PZT锁紧装置分解示意图；图4（a）是PZT固定板的示意图；图4（b）是PZT套筒的示意图；图4（c）是PZT锁紧螺丝的示意图；图4（d）是PZT固定板锁紧螺丝的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1、2、3、4，本发明的移相器是一种具有大伸长量的刚性直簧移相器，由主底板1、侧边锁紧装置2、PZT固定装置3、PZT元件4(市购，类型较多，图中并未标出)组成。侧边锁紧装置2位于主底板的两侧，PZT固定装置位于主底板1的中间下方，并与PZT元件4直接接触，两者成前后关系。主底板1由弹簧结构1-1、4个完全相同的正向沉孔1-2、4个完全相同的反向沉孔1-3以及位于中心位置的空腔1-4组成；侧边锁紧装置2由侧边主板2-1、4颗完全相同的止螺2-2 (每颗止螺均配有钢珠一颗)以及4颗完全相同的侧边锁紧螺丝2-3组成；PZT固定装置3由PZT固定板3-1、PZT套筒3-2、PZT锁紧螺丝3-3以及两颗完全相同的PZT固定板锁紧螺丝3-4组成。移相器通过4个完全相同的正向沉孔1-2固定在使用平台上，通过4个完全相同的反向沉孔1-3与被移动器件固定，PZT元件4通过PZT固定装置3固定在空腔1-4内，弹簧结构1-1为力传递装置。

结合图1、2，所述的移相器结构简单，仅使用单PZT，移相器的机械装置为左右对称结构，对称中心为空腔1-4的中轴线，并与PZT元件4的中轴线重合，空腔1-4的大小及形状由PZT元件4的尺寸决定，空腔内直接与PZT元件4接触的面加工平整，保证PZT元件4伸长方向正确。