[发明专利]长行程高精度压电位移台及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种长行程高精度压电位移台及其驱动方法，解决了当前的压电粘滑位移平台存在的行程受限、运动不平稳以及承载能力弱等技术问题。本发明涉及的微位移平台包括固定基座、驱动定子、承载滑块、顶盖、导轨、螺纹副、定子安装螺钉、顶盖安装螺钉和导轨安装螺钉。所述驱动定子利用叠堆型压电陶瓷缓慢伸长带动柔性铰链的变形，通过向叠堆型压电陶瓷通以锯齿波电信号实现承载滑块的持续进给。本发明具有结构简单、稳定性高、行程大、负载能力强等特点，在光学精密仪器、半导体加工等微纳米驱动与定位领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及长行程高精度压电位移台及其驱动方法，属于微纳驱动和定位领域。

背景技术

压电驱动技术是一种利用压电材料的逆压电效应将电能转化为机械能的新型驱动方式，与传统的电磁驱动方式相比，具有低速大转矩（推力）、力矩密度高、设计灵活、结构紧凑、定位精度高、响应速度快、断电自锁、无电磁干扰且不受电磁干扰以及可不使用轴承和润滑等优点，在机器人关节驱动、精密仪器仪表、超精密加工、航空航天以及生命科学等领域均具有广泛的应用前景，是近年来精密特种驱动技术领域研究的热点之一。

精密驱动平台广泛应用于空间机构、生命科学、光学精密仪器和超精加工等高端技术领域。精密驱动平台按照驱动方式主要可分为电磁电机驱动的精密驱动平台和压电驱动的精密驱动平台。目前多数采用的是电磁电机的驱动方式，虽然可实现较大的行程，但是普遍存在定位精度较低且工作环境要求苛刻等问题；为了满足上述高端技术领域对高精度驱动装置的需求，使得压电驱动技术得到了迅速发展。当前基于压电驱动的精密平台主要包括直动式压电驱动平台、尺蠖式压电驱动平台、粘滑式压电驱动平台等方式，直动式压电驱动平台由于运动行程小的缺陷影响了其在微纳精密驱动技术领域的应用，尺蠖式压电驱动平台存在控制复杂且动子与定子间磨损严重等问题，而压电粘滑驱动平台因具有结构简单紧凑、定位精度高、行程大和控制方便等优点，被广泛应用于精密驱动与定位技术领域。因此，为了克服直动式压电驱动平台和尺蠖式压电驱动平台存在的技术为题，基于粘滑驱动原理设计一种可实现大行程、高精度、易微型化以及寿命长的精密驱动平台显得尤为迫切和需要。

发明内容

为解决已有的压电粘滑位移平台存在的行程受限、运动不平稳以及承载能力弱等技术问题，本发明公开了一种长行程高精度压电位移台。

本发明所采用的技术方案是：

所述一种长行程高精度压电位移台包括固定基座、驱动定子、承载滑块、顶盖、导轨、螺纹副、定子安装螺钉、顶盖安装螺钉和导轨安装螺钉；所述导轨通过导轨安装螺钉安装在固定基座上，承载滑块通过滑动接触方式安装在导轨上，驱动定子通过定子安装螺钉安装在承载滑块上，顶盖通过顶盖安装螺钉安装在承载滑块上，螺纹副通过胶粘安装固定在承载滑块上。

所述固定基座采用“L”字型结构，固定基座包括摩擦平面、导轨螺纹安装孔和固定基座安装孔；摩擦平面端面涂有陶瓷类和玻璃纤维类摩擦材料，所述导轨螺纹安装孔通过导轨安装螺钉将导轨安装在固定基座上，固定基座安装孔可与其它外围装置进行固定。

所述导轨为微型直线导轨，所述导轨包括沉头孔、支撑面和轨道；所述沉头孔通过导轨安装螺钉与固定基座进行固定，所述承载滑块放置在支撑面上，轨道用于承载滑块运动的导向。

所述承载滑块为微型导轨滑块，所述承载滑块包括承载面、定子螺纹孔、螺纹副固定孔、顶盖螺纹孔、刮油片、端盖和轨道连接面；所述承载面与定子螺纹孔通过定子安装螺钉固定驱动定子，承载面与顶盖螺纹孔用于固定顶盖，所述螺纹副安装孔通过胶粘安装固定螺纹副，所述轨道连接面用于与轨道进行接触。