[发明专利]一维大行程精密定位平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种一维大行程精密定位平台，属于微纳技术领域。

背景技术

纳米技术是人类对微观世界探索认识改造和利用的基本手段之一，其中纳米操作是纳米技术的重要内容，是国际机器人学和纳米科技领域受到广泛关注的热点研究领域。高效精密可控的纳米操作系统在光电信息技术及医疗技术等领域具有很大的应用前景。其中针对纳米尺度的物体或材料的自动化精确操纵是纳米操作系统必不可少的手段之一。目前，微系统工程、生物工程、医学工程、精密制造、航空航天等重要科学工程领域要求定位平台在有限的操作空间内，实现高精度定位和操作的同时，也能拥有更大的操作范围。具有微纳米级定位精度、毫米级行程、体积较小的跨尺度纳米定位技术已经成为纳米尺度操作必须解决的关键技术。此时，由常用的伺服电机驱动及精密丝杠传动等方式组成的机电系统很难满足要求。近年来，把压电陶瓷作为驱动源的微驱动技术渐渐兴起，压电陶瓷具备许多优良的特性，如：体积小、频响高、发热少、输出力大、无噪声、性能稳定等，且传动机构由柔性铰链组成，该方式无机械摩擦、无间隙、运动灵敏等，充分满足微纳精密定位的要求。通常基于压电陶瓷的跨尺度精密定位驱动器主要有：尺蠖驱动器、压电超声马达、压电谐波驱动器、宏微混合驱动器。通过对现有各种跨尺度驱动器的运动原理及结构分析研究发现：尺蠖驱动器运动速度较低，需要用到多个压电陶瓷叠堆，加工精度要求较高，结构复杂；压电超声马达效率较低，由于摩擦磨损严重影响了马达的使用寿命；压电谐波驱动器分辨率较低，在需要亚纳米精度、纳米精度的场合不再适用；宏微混合型驱动器驱动类型多样，结构复杂，尺寸较大，成本较高，驱动控制系统复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种一维大行程精密定位平台，其精度高，一致性好，摩擦小，性能稳定，且承载能力强。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种一维大行程精密定位平台，包括壳体、设置在所述壳体一侧的交叉滚珠导轨及设置在所述壳体内的压电陶瓷和弹性件，所述交叉滚珠导轨包括动子导轨和相对设置在所述动子导轨两侧的定子导轨，所述定子导轨与动子导轨平行设置，所述定子导轨固定在所述壳体上，所述壳体内设置有收纳压电陶瓷和弹性件的收纳腔，所述收纳腔内还设置有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动子导轨的纵长方向在收纳腔内移动，于所述动子导轨的纵长方向，所述压电陶瓷的一端抵持所述第一固定件，另一端抵持所述第二固定件，所述动子导轨固定在所述第二固定件上，所述弹性件固定在所述第一固定件上，于所述动子导轨的宽度方向，所述弹性件的两侧抵压收纳腔的内侧面，所述第一固定件和第二固定件之间通过柔性件连接。

进一步的，所述压电陶瓷具有抵持第一固定件的第一抵持面和抵持第二固定件的第二抵持面，所述压电陶瓷的一侧设置有预紧螺钉，所述预紧螺钉抵持第一抵持面或第二抵持面。

进一步的，所述预紧螺钉与压电陶瓷之间夹持有垫片。

进一步的，所述预紧螺钉螺纹连接在所述第二固定件上，且所述垫片夹持在所述预紧螺钉与压电陶瓷的第二抵持面之间。

进一步的，于所述定子导轨的高度方向上，所述弹性件的相对两侧分别开设有安装孔和调节孔，所述第一固定件上设置有安装在所述安装孔内的定位螺钉和安装在所述调节孔内的调节螺钉。

进一步的，所述第一固定件包括第一架体和形成在第一架体内的第一中空腔，所述弹性件容置在所述第一中空腔内，所述第一固定件上设置有与所述压电陶瓷抵持的抵持部，所述抵持部包括自所述第一架体朝压电陶瓷突伸形成，所述柔性件设置在所述抵持部上。

进一步的，所述柔性件为自所述抵持部的侧面向外延伸形成的板体。

进一步的，所述第二固定件包括第二架体和形成在所述第二架体内的第二中空腔，所述压电陶瓷容置在所述第二中空腔内，所述第二架体包括相对设置的顶壁和底壁及自所述顶壁向下延伸形成的两侧壁，所述第二架体具有朝向第一架体的开口，所述抵持部自所述开口伸入至所述第二中空腔。

进一步的，所述板体为自抵持部的两侧面向外延伸形成的两个，两个所述板体分别与第二架体的两侧壁连接。

进一步的，所述壳体包括相对设置的上端壁和下端壁，所述定子导轨固定在所述上端壁上，所述上端壁上开设有槽道，所述动子导轨位于在所述槽道上方，所述下端壁上开设有与所述收纳腔连通的通孔。