[发明专利]三维压电微纳驱动平台及其驱动方法

摘要

一种三维压电微纳驱动平台及其驱动方法，以解决当前驱动平台行程小、定位精度低和控制复杂等问题。本发明由X向定位装置、Y向定位装置、Z向定位装置、载物平台组成。本发明采用杠杆型驱动装置，在保证定位精度的前提下对输出的微位移进行放大，使得本驱动平台具有较大的行程，可显著提升驱动平台的机械输出性能；所设计的杠杆放大机构，装配简单，易于调节，且具有可更换性。与当前已有技术相比，本发明具有大行程、定位精度高、结构简单轻量化和低成本等特点，在光学精密仪器等微纳驱动领域中具有很好的应用前景。

主权项

1.一种三维压电微纳驱动平台，其特征在于该三维驱动平台包括X向定位装置（1）、Y向定位装置螺栓（2）、Y向定位装置（3）、Z向定位装置螺栓（4）、Z向定位装置（5）、载物平台螺栓（6）、载物平台（7）、X向定位装置螺栓（8）；所述X向定位装置（1）通过X向定位装置螺栓（8）固定安装在外围装置上，所述Y向定位装置（3）通过Y向定位装置螺栓（2）固定安装在X向定位装置（1）上，所述Z向定位装置（5）通过Z向定位装置螺栓（4）固定安装在Y向定位装置（3）上，所述载物平台（7）通过载物平台螺栓（6）固定安装在Z向定位装置（5）上；/n所述X向定位装置（1）设置有杠杆型驱动装置Ⅰ（1-1）、导轨装置Ⅰ（1-2）、底座Ⅰ（1-3）、安装螺栓Ⅰ（1-4）；所述杠杆型驱动装置Ⅰ（1-1）和导轨装置Ⅰ（1-2）通过安装螺栓Ⅰ（1-4）固定安装在底座Ⅰ（1-3）上；所述Y向定位装置（3）设置有杠杆型驱动装置Ⅱ（3-1）、安装螺栓Ⅱ（3-2）、导轨装置Ⅱ（3-3）、底座Ⅱ（3-4）；所述杠杆型驱动装置Ⅱ（3-1）和导轨装置Ⅱ（3-3）通过安装螺栓Ⅱ（3-2）固定安装于底座Ⅱ（3-4）上；所述Z向定位装置（5）设置有底座Ⅲ（5-1）、杠杆型驱动装置Ⅲ（5-2）、安装螺栓Ⅲ（5-3）、导轨装置Ⅲ（5-4）；所述杠杆型驱动装置Ⅲ（5-2）和导轨装置Ⅲ（5-4）通过安装螺栓Ⅲ（5-3）固定安装在底座Ⅲ（5-1）上；所述载物平台（7）设置有支撑架（7-1）、载物台（7-2）和载物台螺钉（7-3）；载物台（7-2）通过载物台螺钉（7-3）固定安装在支撑架（7-1）上；/n杠杆型驱动装置Ⅰ（1-1）设有杠杆型放大机构（1-1-1）、共烧压电促动器（1-1-2）、方形片（1-1-3）、预紧螺钉（1-1-4）；所述共烧压电促动器（1-1-2）通过预紧螺钉（1-1-4）和方形片（1-1-3）固定在杠杆型放大机构（1-1-1）中；/n杠杆型放大机构（1-1-1）设置有半圆形柔性铰链（1-1-1-1）、连接梁Ⅰ（1-1-1-2）、连接梁Ⅱ（1-1-1-5）、圆形柔性铰链（1-1-1-7）、阶梯型杠杆（1-1-1-8）、杠杆Ⅰ（1-1-1-9）和杠杆Ⅱ（1-1-1-10）；所述半圆形柔性铰链（1-1-1-1）和圆形柔性铰链（1-1-1-7）具有圆角半径分别为r和R，其圆角半径比值P=R/r取值为0.6~1；所述阶梯型杠杆（1-1-1-8）前端长度为A，所述阶梯型杠杆（1-1-1-8）后端长度为B，前端与后端的比值K=A/B为杠杆型放大机构（1-1-1）平行于驱动方向的微位移放大倍数，其微位移放大倍数K取值为1~5；所述杠杆型放大机构（1-1-1）设置有安装孔（1-1-1-3），安装孔（1-1-1-3）与底座Ⅰ（1-3）通过安装螺栓Ⅰ（1-4）进行连接；所述杠杆型放大机构（1-1-1）设置有螺纹孔Ⅰ（1-1-1-4），螺纹孔Ⅰ（1-1-1-4）与预紧螺钉（1-1-4）进行螺纹连接；所述杠杆型放大机构（1-1-1）设置有半圆驱动头（1-1-1-6），其半圆驱动头（1-1-1-6）与导轨装置Ⅰ（1-2）进行线接触；所述底座Ⅰ（1-3）设置有螺纹孔Ⅱ（1-3-1）和驱动装置安装面Ⅰ（1-3-3），安装螺栓Ⅰ（1-4）通过安装孔（1-1-1-3）与螺纹孔Ⅱ（1-3-1）进行螺纹连接，将杠杆型驱动装置Ⅰ（1-1）固定于驱动装置安装面Ⅰ（1-3-3），底座Ⅰ（1-3）设置有螺纹孔Ⅲ（1-3-2），通过安装螺栓Ⅰ（1-4）将导轨装置Ⅰ（1-2）固定于底座Ⅰ（1-3），底座Ⅰ（1-3）设置有固定孔Ⅰ（1-3-4），通过X向定位装置螺栓（8）将底座Ⅰ（1-3）固定于其工作台面。/n