[发明专利]一种底部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台

说明书

技术领域

本发明属于精密运动技术领域，具体涉及了一种底部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台。

背景技术

具有纳米级运动分辨率，又具有毫米级运动行程的跨尺度精密运动技术是目前微驱动领域中的关键技术。由于粘滑驱动相对于其他类跨尺度运动驱动方式的驱动原理简单、方便、控制简单，且具有运动范围大、分辨率高、结构简单、易微小化和精确定位等优点，因此粘滑驱动是目前出现的跨尺度驱动中应用较多的一种方式。粘滑驱动的工作原理主要是以摩擦力作为驱动源，利用粘滑效应实现被驱动体的微小移动，具体地，被驱动体依靠锯齿形电压激励压电振子的不对称振动所形成的动静摩擦力之间的差异来最终实现跨尺度精密运动。而在粘滑驱动中，摩擦力的预紧调整是其中尤为关键的环节。

目前根据摩擦力的预紧结构和调整方式的不同，粘滑驱动跨尺度精密运动平台主要有永磁预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台、机械公差配合式粘滑驱动跨尺度精密运动平台以及上下弹簧预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台等。其中，永磁预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，相关的公开技术有公开号为WO2004077584A1、US2005284817A1等专利，其工作原理主要是利用三条压电晶体驱动腿来进行运动平台的支撑，依靠双圆柱体并列方式进行导向，其中摩擦预紧力的调整主要依靠在基座上安装永磁体，而运动输出平台同样采用磁体材料，通过磁体之间的磁吸力将压电晶体驱动腿的运动传递给运动平台，从而实现粘滑驱动跨尺度精密运动。其中，机械公差配合式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，相关的公开技术有公开号为WO2008/052785A1、WO2007/022764A1、DE102006052175A1等专利，其工作原理主要是利用摩擦振子与被驱动平台之间的机械公差配合来实现摩擦力的预紧，通常在摩擦振子与被驱动平台之间并没有额外的摩擦力调整机构，其配合面既实现摩擦的传递，也实现导向，其摩擦力的实现主要是依靠摩擦面介质的调整和机械配合公差的调整，来实现将摩擦振子的运动传递给运动平台。而上下弹簧预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，相关的公开技术有公开号或专利号为WO2009043421A1、US6940210B2、US7579752B2、US20080148589A1等专利，其工作原理主要是将运动平台分为上下两部分，通过拉力弹簧来实现上下部分与摩擦振子之间摩擦力的调整，拉力弹簧通过螺纹结构进行预紧力的调整，导向是依靠菱形摩擦面来实现，其摩擦预紧力的调整范围较小，较难适应摩擦界面的微小差异。

上述三种粘滑驱动跨尺度精密运动平台虽然在摩擦力的预紧结构和调整方式上有所不同，但其共同点为摩擦力的预紧结构和调整方式均设置地过为复杂，均会导致粘滑摩擦振子和运动平台之间接触界面的摩擦力调整受限，摩擦力调整范围较小，对摩擦界面的加工精度要求较高，进而导致对粘滑驱动平台的加工和装配精度要求较高，最终影响跨尺度精密运动平台的运动精度和一致性，因此这些现有技术在确保跨尺度精密运动平台批量化生产时的一致性上存在制作工艺复杂和制造成本高等技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种底部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，极大简化了运动平台预紧力的调整方式，便于加工和装配，进而有效提高了粘滑驱动跨尺度精密运动平台的输出性能，可简单有效确保粘滑驱动跨尺度精密运动平台的运动精度和一致性，适合批量生产化。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种底部预紧式粘滑驱动跨尺度精密运动平台，包括，

基座；

摩擦振子，所述的摩擦振子安装在所述的基座上；

振子驱动源，所述的振子驱动源安装在所述的摩擦振子与所述的基座之间，向摩擦振子提供驱动力；

滑块，套设置于所述的摩擦振子上方，且与摩擦振子相互接触产生摩擦力；

所述的滑块底部与所述的基座之间设有提供预紧力的预紧力调整结构，所述的预紧力调整结构包括提供所述预紧力的V型弹簧和用于调整所述V型弹簧的调整螺钉，所述的V型弹簧通过所述调整螺钉压缩形变地安装在所述的基座上，所述的预紧力调整结构用于调整所述的预紧力大小，所述滑块与摩擦振子之间产生粘滑效应，所述滑块做跨尺度精密运动。

优选地，所述V型弹簧的凹部固定于所述基座的底部，所述V型弹簧的顶部与所述滑块的底部接触，所述调整螺钉设置于所述V型弹簧底部，通过调整所述调整螺钉的螺纹旋和长度来调整所述V型弹簧变形量。

优选地，还包括双列交叉滚柱导轨，所述双列交叉滚柱导轨通过固定螺钉紧固于所述基座上，所述滑块沿所述双列交叉滚柱导轨滑动。