[实用新型]一种基于压电螺纹驱动技术的微动台

说明书

技术领域

本实用新型属于精密机械与自动控制领域，特别涉及一种基于压电螺纹驱动技术的微动台，尤其适合在光路调整、精密驱动、微系统、结构姿态控制、生物医药等领域应用。

背景技术

传统的微动控制台，通常采用手动微调旋钮，因此精度与重复性较差。对于多维度运动的微动台控制系统，手动调节更加复杂，精度更低。传统的电磁马达配备减速器的也可进行微动调节，但这类系统通常体积大、系统复杂，设备成本高，而且其减速装置由多个齿轮组成，造成减速传动机构空程大，使用不便。上个世纪90年代，美国NewFocus公司发明的“桌布原理”压电致动装置，采用压电致动器来驱动，特点是体积小、位移分辨率高、操作便捷等。但是，该微动台成本很高，售价昂贵。

近年来，由于纳米科技的飞速发展，压电换能器（PZT）在精密定位系统中作为驱动器被广泛应用。传统的微位移机构为了达到要求，必须设计庞大而复杂的定位系统。而通常采用压电驱动器的微位移装置结构简单，定位精度高。这类微位移装置也是近几年来的研究热点，理论上能够实现大量程、极高的位移分辨率。另外，基于压电驱动技术的微位移装置有利于满足未来机电系统高度集成化的实际使用要求。

基于压电驱动器设计的微动台装置优点众多，但是通常这类微动台的行程较短，限制较多。因此，近年来不断有改进型驱动器，使其能够工作于大行程的微动台上，并且能够保持很高的位移分辨率。

目前，大多数微动台是利用旋转的电磁电机或者压电马达，在电机或者马达的输出轴处采用外挂的丝杠螺母的运动转换机构，间接地将旋转运动转换成直线运动，进而驱动微动台的台面产生微位移。1998年董蜀湘、李龙土等人提出的压电超声微马达驱动的二维微动台就是这种典型类型，其中压电马达输出轴插入微调旋钮中心孔中构成传动件，驱动微动台工作（如图1、2所示），此微动台精度较高，结构灵活，并可实现XY台面旋转。但由于传动机构采用的是马达的输出轴外挂的丝杠螺母的运动转换方式，在驱动的过程中势必要产生空行程，从结构驱动原理上是不可避免的，从而降低了此类微动台的稳定性以及定位精度的进一步提高；而且这类微动台的结构设计不够精简，尤其是电机自身结构复杂，零部件多，装配和调整不方便，将来集成化难度较高；同时，支座、螺纹套的结构使微动台的精度受安装、固定方式等边界条件的影响较大（如图1所示），支座与微动台的上板的水平度、压电马达输出轴与螺纹套的间隙等都对微动台的精度提高产生影响；另外，这种结构主要问题在于，微动台的性能指标受到压电超声微电机的影响很大，微电机与微动台之间的固定方式和固定力的大小都直接影响到微电机自身的振动模态和输出力矩等输出特性，这间接影响到了微动台的定位精度、重复定位精度及其稳定性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种基于压电螺纹驱动技术的微动台，其特征在于，所述基于压电螺纹驱动技术的微动台包括采用压电螺纹驱动器直接驱动微动台一维微动台和二维微动台；所述一维微动台为在可相对移动的上板3和下板4的十字交叉中心线的一条两端，弹簧7支撑在上板3和下板4之间，然后螺钉6穿过弹簧7后将上板3和下板4连接，在十字交叉中心线的另一条的一端，钢球5固定在上板3和下板4之间，在另一端的上板3上的圆通孔内配合插入固定套筒2，压电螺纹驱动器1的定子圆板10与固定套筒2内螺纹连接；压电螺纹驱动器1中心固定驱动螺杆8，并与下板4接触，构成一维微动台；

所述二维微动台为在上板3对角线上，在其中一条的两端位置上对称设置圆通孔，两个圆通孔内各配合插入固定套筒2，两个压电螺纹驱动器1的定子圆板10与固定套筒2内螺纹连接；压电螺纹驱动器1中心固定驱动螺杆8，并与下板4接触；在另一条对角线的一端，钢球5固定在上板3和下板4之间，在该另一条对角线与钢球5同一侧，与钢球5呈等腰三角形处，弹簧7支撑在上板3和下板4之间，然后螺钉6穿过弹簧7后将上板3和下板4连接，构成二维微动台；  

当微动台的下板4固定时，压电螺纹驱动器1驱动驱动螺杆8做直线运动，直接驱动上板3及固定其上的负载装置运动。

所述上板3和下板4的中心均开中心通孔；互为微动台板。

所述上板3和下板4上的螺钉孔，一个为通孔，另一个为与螺钉6配合的螺纹孔。