[发明专利]超声电机驱动的二维直线运动平台及微动方法

权利要求书

1.一种超声电机驱动的二维直线微动平台，由下而上依次包括底座（1）、一层平台（2）、二层平台（3），其特征在于：

所述的一层平台（2）通过第一螺栓铰支在底座（1）上，所述的二层平台（3）通过第二螺栓铰支在一层平台（2）上；

所述底座（1）和一层平台（2）之间安装有直线超声电机定子,该直线超声电机定子安装于底座（1）上表面，以底座（1）作为定子基座,以一层平台（2）作为动子；

一层平台（2）和二层平台（3）之间也安装有直线超声电机定子,该直线超声电机定子安装于一层平台（2）上表面，以一层平台（2）作为定子基座,以二层平台（3）为动子；且与底座（1）上的直线超声电机成非同向布置；

假设二层平台（3）上表面为XOY平面，X轴为第一螺栓和第二螺栓在二层平台（3）上表面的投影点的连线，且第一螺栓投影点到第二螺栓投影点为X轴正方向； Y轴为上述两点连线在二层平台（3）上表面的中位线，按X轴正方向的顺时针方向确定Y轴正方向;

上述直线超声电机定子为V形定子，包括夹持端（41），施力端（42），驱动足（43），定子正方向（44）定义为在两个兰杰文振子（45）中分线上并与定子开口相反的方向，则安装于底座（1）上的第一V形定子（4）正向与X轴正方向呈45度角，安装于第一平台（2）上的第二V形定子（5）正向与Y轴正方向呈45度角；

所述定子基座和动子之间还安装有下摩擦条（13）、摩擦台（27）、上摩擦条（26）、侧摩擦条（28）；其中第一V形定子（4）和下摩擦条（13）安装于定子基座上表面；摩擦台（27）安装于动子下表面，上摩擦条（26）安装于摩擦台（27）下表面并于下摩擦条（13）配合形成运动副，侧摩擦条（28）安装于摩擦台（27）侧面并于驱动足接触。

2.根据权利要求1所述的超声电机驱动的二维直线微动平台，其特征在于：

上述摩擦台（27）与所对应的动子为一体化结构。

3.根据权利要求1所述的超声电机驱动的二维直线微动平台，其特征在于：上述定子基座和动子之间均安装有限位装置。

4.根据权利要求3所述的超声电机驱动的二维直线微动平台，其特征在于：上述限位装置包括一对限位板（11）和一块挡板（25）；其中限位板安装于动子下表面；挡板（25）安装于定子基座上表面。

5.根据权利要求4所述的超声电机驱动的二维直线微动平台，其特征在于：上述限位板（11）与动子，挡板（25）与定子分别为一体化机构。

6.根据权利要求1所述的超声电机驱动的二维直线微动平台，其特征在于：一层平台（2）、二层平台（3）开有用于观察底座（1）和一层平台（2）之间的直线超声电机定子以及相应下摩擦条（13）、摩擦台（27）、上摩擦条（26）、侧摩擦条（28）的第一观察口（24）；二层平台（3）还开有用于观察一层平台（2）和二层平台（3）之间的直线超声电机定子以及相应下摩擦条（13）、摩擦台（27）、上摩擦条（26）、侧摩擦条（28）的第二观察口（35）。

7.根据权利要求1所述的超声电机驱动的二维直线微动平台的微动方法，其特征在于：

所述的二层平台（3）的上表面包括一个参考点（6），位于Y轴上，并位于二层平台（3）边缘；

当对两个直线超声电机定子施加驱动信号使其工作时，底座（1）上的直线超声电机驱动一层平台（2）绕其铰支点进行小角度旋转运动，同时一层平台（2）上的直线超声电机驱动二层平台（3）绕其铰支点进行小角度旋转运动；由于这个转动的角度在1微弧度以下，在参考点（6）处即合成微小的直线运动；

当两个直线超声电机驱动相应平台做同向转动，则最终合成的二层平台（3）在参考点（6）处的运动为沿x轴方向的直线运动；当两个直线超声电机同时驱动相应平台做反向转动，则最终合成的二层平台（3）在参考点（6）处的运动为沿y轴方向的直线运动；

通过调节两个直线超声电机的驱动频率、相位和电压，可调节一层平台、二层平台的相对位置，从而完成平台的精密运动及定位。