[发明专利]一种基于柔顺机构的尺蠖式精密旋转微驱动器

说明书

本发明公开了一种基于柔顺机构的尺蠖式精密旋转微驱动器，包括2个驱动机构、2个箝位机构、动子和支架；所述2个驱动机构结构相同，分别为第一驱动机构和第二驱动机构；所述2个箝位机构结构相同，分别为第一箝位机构和第二箝位机构；所述2个驱动机构位于两侧，2个箝位机构位于2个驱动机构之间；所述动子位于支架上，置于所述旋转微驱动器的对称中心，通过输出孔与各个机构相互配合；所述箝位机构可以夹紧或释放动子；夹紧时，动子跟随箝位机构一起旋转；释放时，动子自由运动。本发明所提供的微驱动器具有行程大、分辨率高、输出负载大、可双向运动等优点。

技术领域

本发明属于精密微操作技术领域，具体涉及一种基于柔顺机构的尺蠖式精密旋转微驱动器，主要应用于超精密加工、精密工程、微机电系统(MEMS)、微电子工程、生物工程、半导体制造等高尖端科学技术领域。

背景技术

随着微机械加工、超精密加工与测量、精密光学工程、生物工程、现代医学、半导体制造、航空航天等领域的迅速发展，传统的驱动器受其工作原理和机械结构限制，已无法满足超精密和高精度定位的要求，迫切需要纳米级、亚纳米级精度的超精密直线微驱动器实现其功能。

尺蠖式直线驱动器是模仿自然界生物尺蠖的运动规律、能实现微位移累加以获得大行程的驱动器。但是，目前尺蠖式直线驱动器还存在运行速度低、输出负载小、运动稳定性差等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于柔顺机构的尺蠖式精密旋转微驱动器，该驱动器具有行程大、分辨率高、输出负载大、可双向运动等优点。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种基于柔顺机构的尺蠖式精密旋转微驱动器，包括2个驱动机构、2个箝位机构、动子和支架；所述2个驱动机构结构相同，分别为第一驱动机构和第二驱动机构；所述2个箝位机构结构相同，分别为第一箝位机构和第二箝位机构；所述2个驱动机构位于两侧，2个箝位机构位于2个驱动机构之间；所述动子位于支架上，置于所述旋转微驱动器的对称中心，通过输出孔与各个机构相互配合；所述箝位机构可以夹紧或释放动子；夹紧时，动子跟随箝位机构一起旋转；释放时，动子自由运动。

优选地，所述箝位机构主要由左右对称布置的2个位移放大杠杆结构、箝位机构定子及箝位输出端组成；2个位移放大杠杆结构分别是第一位移放大杠杆结构和第二位移放大杠杆结构；所述第一位移放大杠杆结构主要由箝位输入端、第一直圆型柔性铰链、第二直圆型柔性铰链、第三直圆型柔性铰链及第一杆件共同组成，其中，第二直圆型柔性铰链为第一位移放大结构的支点，第三直圆型柔性铰链为第一位移放大结构的输出端；所述第二位移放大杠杆结构主要由第四直圆型柔性铰链、第五直圆型柔性铰链、直角型柔性铰链及第三杆件组成，其中，第四直圆型柔性铰链为第二位移放大结构的输入端，第五直圆型柔性铰链为第二位移放大结构的输出端，直角型柔性铰链为第二位移放大结构的支点；2个位移放大结构采用串联连接的形式，第一位移放大杠杆结构的输出端与第二位移放大杠杆结构的输入端通过第二杆件串联相连；所述第二位移放大结构的输出端与箝位输出端直接相连接。

优选地，所述箝位输出端的上部连接了由第一直梁柔性铰链、第二直梁柔性铰链组成的平行四边行导向结构；所述箝位机构定子主要由1个放置压电陶瓷的底面挡板、1个压电陶瓷的侧面挡板、4个固定压电陶瓷上表面挡板的螺栓孔、4个箝位机构与驱动机构固定连接的螺栓孔组成。

优选地，所述箝位机构还包括箝位活动构件，箝位活动构件上下表面的高度比箝位机构定子的表面低2-3mm，放置压电陶瓷的底面挡板下表面与箝位机构定子的下表面平齐，压电陶瓷的侧面挡板与箝位机构定子等高。