[发明专利]采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转驱动装置，更具体的说，涉及一种用于精密机械与精密仪器行业的采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置，属于机电技术领域。

背景技术

微位移技术是精密机械与精密仪器的关键技术之一,近年来随着微电子技术、宇航、生物工程等学科的发展而迅速地发展起来。微位移机电系统在微电子工程、计量科学与技术、精密工程、扫描探测显微镜、超精密加工、光学元件制造、生物医学工程、纳米科学与技术等领域有广泛的应用。微步进旋转驱动器是微位移机电系统的关键部件之一,其驱动原理及定位技术的水平左右着整个微位移机电系统的特征和性能，因此直接影响到微电子技术等高精度技术的发展。微位移驱动器及其实现方案的研究已成为世界微型机械领域竞相研究的重点课题。

压电、电致伸缩器件具有结构紧凑、体积小、分辨率高及控制简单等优点,同时它没有发热问题,故在精密机械中得到了广泛应用。因而，利用压电、电致伸缩器件及高精度的机构组合构成新型驱动器是当前微型、精密驱动的研究重点。

目前输出直线微位移的技术已经很成熟，输出微转角的微位移机构却很少。近年来，国内外高校和科研机构纷纷研制出性能优良的微位移驱动机构；尽管有相关的理论和设想，但是能够实现大行程，高精度的旋转的微旋转机构却寥寥无几；目前已有的大行程微旋转驱动器结构复杂，价格高昂同时精度难以保证。

传统的输出微转角的微位移机构输出端与核心机构有径向间隙，会造成输出的微转角精度不高，甚至输出端不转动。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单经济的采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置，将输入的轴向微位移转换成微转角输出，实现微转角双向旋转驱动。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置，其结构特点在于：该旋转装置包括紧定螺钉、核心机构、电致伸缩器件；

所述核心机构由两个输出环、两个无间隙轴向移动结构、两个圆环形带内螺纹的微步进旋转部件、六个柔性铰链杆及C环连接而成，所述输出环与微步进旋转部件之间通过无间隙轴向移动结构连接并存有轴向间隙，所述无间隙轴向移动结构由两组平行的柔性铰链杆组成；所述两组平行的柔性铰链杆呈垂直于输出环轴向设置，其一端连接在输出环上，另一端连接在微步进旋转部件凸台上；所述的两个微步进旋转部件通过柔性铰链杆连接在C环的轴向两端；所述的六个柔性铰链杆对称分布在C环两边；

其中所述输出环、C环均可被径向锁住，且输出环被轴向固定；所述电致伸缩器件两端通过紧定螺钉分别与设置在C环两端的微步进旋转部件固定连接，所述电致伸缩器件与C环不接触。

本发明结构特点还在于：所述核心机构是由一整体采用线切割加工而成，所述核心机构材质为弹簧钢。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明采用体积小、无机械摩擦、灵敏度高的柔性铰链核心机构结构设计，可实现驱动器微型化，同时具有输出灵敏度高的特点。

2、本发明整体采用对称结构设计，同时电致伸缩器件与输出轴同心，因而可实现高精度的双输出。

3、本发明可根据需要通过核心机构将电致伸缩器件的轴向微位移转换、输出顺时针或者逆时针微转角。

4、本发明结构简单经济、误差小、输出精准。

5、本发明采用的无间隙轴向移动结构有效地解决了之前的径向间隙问题，从而大大提高了输出的微转角的精度。

附图说明

图1为本发明装置结构三维剖视图。

图2为本发明核心机构的三维剖视图。

图3为采用柔性铰链的整体式微步进旋转装置外形图。

图4为微步进旋转部件结构图。

图5是图4的A-A剖视图。

如附图所示，本发明机构主要包括：紧定螺钉1、核心结构2、电致伸缩器件3、输出环4、无间隙轴向移动结构5、两个微步进旋转部件6、六个柔性铰链杆7及C环8。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案做进一步描述。