[发明专利]一种微位移放大机构

说明书

本发明提供的微位移放大机构，包括：压电陶瓷驱动器、位移输入端、位移输出端和多级杠杆，多级杠杆包括若干个杠杆依次串联，位移输入端、位移输出端和多级杠杆以压电陶瓷驱动器所在的竖直轴线为对称轴对称设置，多级杠杆中的每级杠杆都具有1‑2个输入端和至少一个输出端，每级杠杆的每个输入端都连接前序某一级杠杆的一个输出端或位移输入端，末级杠杆的输出端连接位移输出端，本发明提供的微位移放大机构，由于其多级杠杆采用了串并混合的连接方案，不同于传统的多级杠杆简单串联叠加，因此相比现有技术，其能在较小空间实现更大的放大倍数，并且，在结构上布置合理有序，结构紧凑，充分利用了有限空间，柔性铰链分布均匀，便于机械加工。

技术领域

本发明涉及精密机械技术领域，特别涉及一种微位移放大机构。

背景技术

近年来，压电陶瓷以其分辨率高、响应速度快和输出力大等优点在精密光机系统得到了广泛的研究和应用。但是压电陶瓷输出位移约为其叠加长度的千分之一，从而使其应用范围只能集中于几微米到几十微米的场合。为了使压电陶瓷能应用于更大行程的驱动场合，需要设置位移放大机构。

柔性铰链机构是最常用的压电陶瓷位移放大机构，根据其结构形式和原理划分，主要有三角式、杠杆式、平行四杆式等。杠杆式放大原理可以产生较大的放大倍数，但其输出端运动轨迹为弧形，不适用于要求线性输出的场合。因此，一般将结构设计为轴对称形式，以消除输出的非线性，获得良好的输入输出性能。杠杆式位移放大机构可以根据实际放大倍数需求设置杠杆的结构形式，并可以设置串联多级杠杆。

申请号为ZL 201710019537.6中国专利申请公开了一种全柔性微位移放大机构，其采用了对称式的布置，并具有两级串联的杠杆机构，杠杆式位移放大机构的设计既要满足放大倍数的需求，还要满足安装空间的要求，并保证在生产制造上容易加工。而这三方面因素是相互制约的，当所需放大倍数较大时，需要合理增加杠杆力臂的长度比，并适当设置多级杠杆，在同等加工条件能够实现的情况下，以上两方面都会造成放大机构尺寸的增大，以致不能满足空间要求。

中国专利ZL200820042483.1公开了一种非对称杠杆式的杠杆式微位移放大装置，其具有三级杠杆，前两级杠杆并联，然后与第三级杠杆串联，这样的结构仅占用与两级串联杠杆差不多的空间，却能达到接近三级杠杆的放大倍数。这种排布方式特殊，不具有普遍适用性，不能适应更多级杠杆的排布。。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可以实现空间的最大化利用并能产生更大的放大倍数的微位移放大机构。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种微位移放大机构，包括：压电陶瓷驱动器、与所述压电陶瓷驱动器固定连接的位移输入端、位移输出端和多级杠杆，所述多级杠杆包括若干个杠杆依次串联，所述位移输入端、位移输出端和多级杠杆以所述压电陶瓷驱动器所在的竖直轴线为对称轴对称设置，所述多级杠杆中的每级杠杆都具有1-2个输入端和至少一个输出端；每级杠杆的每个输入端都连接前序某一级杠杆的一个输出端或位移输入端；末级杠杆的输出端连接位移输出端。

在一些较佳的实施例中，在所述多级杠杆中，仅具有一个输入端的杠杆还具有一个固定支点。

在一些较佳的实施例中，在所述多级杠杆中，每级杠杆都只有一个输出端，除末级以外的其他每级杠杆的输出端连接紧邻的后一级杠杆的一个输入端。

在一些较佳的实施例中，除第一级以外的各奇数级杠杆具有2个输入端，其中一个输入端连接所述位移输入端。

在一些较佳的实施例中，同一级杠杆上的2个输入端的输入位移的方向相反。

在一些较佳的实施例中，所述多级杠杆为4级杠杆。