[实用新型]微纳米级仿生旋转驱动装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及精密、超精密加工领域，特别涉及一种微纳米级仿生旋转驱动装置。可用于精密加工机床、微机电系统和机器人等领域。

背景技术

随着现代科学技术的发展，人类的研究领域扩展到微观世界，微电子学、生命科学、医药卫生、生物化学、半导体、光学、数据存储、超精密机械及其制造以及精密测量等学科的迅猛发展，人们对微纳米级的精密定位技术和微纳米级的精密驱动技术有着越来越多的需求。传统的宏观大尺寸驱动装置已不能满足其精度要求。因此，性能更优越的新型高精度驱动装置就显得格外重要。由于压电陶瓷致动器具有频率响应高、体积小、位移分辨率高、发热少、无噪声、输出力大、换能效率高等优点，所以压电陶瓷为驱动源的新型驱动器越来越多的被应用到精密定位和精密加工中。以往的驱动装置往往存在结构尺寸偏大、步进精度低、往返重复定位精度低、难于加工等缺点。因此，一种定位精度和重复定位精度均较高，能够实现旋转运动输出的微小型精密驱动器是必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种微纳米级仿生旋转驱动装置，解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型具有箝位稳定、载荷输出较大的特点，并能实现大行程运动、旋转运动输出等功能的仿生微纳米级旋转驱动装置。本实用新型通过定子中封装的压电叠堆推动驱动柔性铰链和箝位柔性铰链，使之按一定时序运动，实现输出轴绕中心轴的旋转步进运动。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

微纳米级仿生旋转驱动装置，包括定子2和转子4，所述转子4的输出端开有链接用螺纹孔，所述定子2的中心孔与转子4过渡配合；所述定子2的内部封装有驱动压电叠堆Ⅰ、Ⅱ1、5和箝位压电叠堆Ⅰ、Ⅱ3、6；其中驱动压电叠堆Ⅰ1和驱动压电叠堆Ⅱ5分别用于驱动定子2中封装的驱动放大机构；箝位压电叠堆Ⅰ3和箝位压电叠堆Ⅱ6分别用于驱动定子2中封装的直线柔性铰链。

所述的转子4为无绕线结构。

所述的转子4为可变式接口转轴。

所述的驱动压电叠堆Ⅰ、Ⅱ1、5和箝位压电叠堆Ⅰ、Ⅱ3、6均采用形体可控面型的压电陶瓷叠堆PZT，其运动是通过对压电陶瓷控制电压的时序控制来实现。

所述的转子4的转动和停止均由薄壁柔性铰链的钳位作用实现。

所述的定子2中的驱动放大机构为两级杠杆放大柔性铰链。

本实用新型的有益效果在于：结构新颖、简单，体积小；具有载荷输出较大、箝位稳定的特点，并能实现大行程运动、旋转运动输出等功能；可以应用于精密加工机床、微机电系统以及机器人领域，提高了系统微动精度、降低了结构尺寸；同时可大大提高普通驱动器的驱动精度，降低结构的复杂性及尺寸，且具有成本低、投资少、见效快、效益高等优点，有广阔的应用前景。实用性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型的轴测示意图；

图2是本实用新型的主视示意图；

图3是本实用新型的仰视示意图。

图中： 

1. 驱动压电叠堆Ⅰ；        2. 定子；                  3. 箝位压电叠堆Ⅰ；

4. 转子；                  5. 驱动压电叠堆Ⅱ；        6. 箝位压电叠堆Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图3所示，本实用新型的微纳米级仿生旋转驱动装置，包括定子2和转子4，所述转子4的输出端开有链接用螺纹孔，所述定子2的中心孔与转子4过渡配合；所述定子2的内部封装有驱动压电叠堆Ⅰ、Ⅱ1、5和箝位压电叠堆Ⅰ、Ⅱ3、6；其中驱动压电叠堆Ⅰ1和驱动压电叠堆Ⅱ5分别用于驱动定子2中封装的驱动放大机构；箝位压电叠堆Ⅰ3和箝位压电叠堆Ⅱ6分别用于驱动定子2中封装的直线柔性铰链。

所述的转子4为无绕线结构。

所述的转子4为可变式接口转轴。

所述的驱动压电叠堆Ⅰ、Ⅱ1、5和箝位压电叠堆Ⅰ、Ⅱ3、6均采用形体可控面型的压电陶瓷叠堆PZT，其运动是通过对压电陶瓷控制电压的时序控制来实现。

所述的转子4的转动和停止均由薄壁柔性铰链的钳位作用实现。

所述的定子2中的驱动放大机构为两级杠杆放大柔性铰链。

参见图1至图3所示，本实用新型的具体工作过程如下：