[发明专利]精密致动装置

说明书

技术领域

本发明涉及精密致动技术领域，特别是涉及一种精密致动装置。

背景技术

精密致动是指控制目标沿特定方向实现微纳米量级的运动(移动或者转动)的技术，作为核心技术在表面分析、微纳加工、光学调整、细胞操纵等领域有着广泛的应用。精密致动机制的发展经历了由最初的机械驱动型，如杠杆式、差分螺丝式、差分弹簧式等，到现在的步进电机驱动型，如虱式爬行式，蠕虫爬行式、惯性滑动式等两个发展阶段，现在比较成熟的精密致动机制一般是通过压电陶瓷步进电机来实现的。多自由度精密致动机构可以同时实现多个自由度上的微纳米量级的移动或者转动控制。比如二维精密移动机构可以精确地控制定位至二维平面上的目标位置，三维精密转动机构可以精确的控制定位到三维空间的目标角度等。

现有的多自由度精密致动机构，比如二维精密移动机构，往往具有体积大,移动范围小的缺点。这不但降低了多自由度精密致动机构整体的稳定性，而且极大地限制了其在表面分析、微纳加工、光学调整、细胞操纵等领域的应用。

另外，在现有的精密致动机构中，往往选用磁力将驱动部件和精密移动机构固定在一起，这极大的限制了精密致动装置在磁场环境下的应用。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种精密致动装置。本发明的精密致动装置结构设计更加紧凑、精密致动装置占用体积小、移动范围大。

根据本发明的一个方面，提供了一种精密致动装置，用于在至少两个方向上实现精密致动，包括：第一移动部件，具有在其内部形成的安装空间；其中，第一移动部件具有上表面和内侧面，安装空间从上表面向第一移动部件的内部凹入并朝向上表面敞开，并且安装空间的周边由内侧面限定；第一精密驱动机构，与第一移动部件传动连接，第一精密驱动机构用于驱动第一移动部件沿第一方向运动；第二移动部件和第二精密驱动机构，布置且保持在安装空间内，以便能够随第一移动部件一起沿第一方向运动；其中，第二精密驱动机构与第二移动部件传动连接，用于驱动第二移动部件在安装空间内沿不同于第一方向的第二方向运动。

进一步地，第一移动部件形成为扁平状块体并基本上处于由具有一厚度的延伸平面所构成的延伸空间内；其中，第一移动部件沿第一方向的运动位于所述延伸空间内；

优选地，第二移动部件形成为扁平状块体并基本上在延伸空间内延伸；其中，第二移动部件沿第二方向的运动位于延伸空间内；

进一步优选地，第一精密驱动机构和第二精密驱动机构位于延伸空间内。

进一步地，第一方向是第一直线方向；并且，第二方向是与第一直线方向在同一平面内相互垂直的第二直线方向，或者是绕与延伸平面垂直的旋转轴线在延伸空间内进行旋转的的旋转方向。

进一步地，在第一精密驱动机构与第一移动部件之间，和/或在第二精密驱动机构与第二移动部件之间，形成有导向限位结构，用于引导第一和/或第二移动部件相对于对应的第一和/或第二精密驱动机构仅能够沿对应的第一和/或第二方向移动；

优选地，第一和/或第二移动部件仅被对应的第一和/或第二精密驱动机构借助导向限位结构可移动地保持。

进一步地，导向限位结构包括：导向槽；和滑动块，用于与导向槽相配合并设置在导向槽中；其中，第一和/或第二精密驱动机构形成有导向槽和滑动块中的一种，第一和/或第二移动部件形成有导向槽和滑动块中的另一种。

进一步地，形成在第一和/或第二精密驱动机构处的导向槽或滑动块同时形成为第一和/或第二精密驱动机构的用于致动对应的第一和/或第二移动部件的致动头。

进一步地，还包括弹性元件，用于产生将第一精密驱动机构压靠至第一移动部件的弹力。

进一步地，第二精密驱动机构安装并保持在第一移动部件的内侧面处；

进一步地，安装空间包括在内侧面处形成的安装凹槽，用于容纳并保持第二精密驱动机构；安装凹槽在背向内侧面的方向上开口，第二精密驱动机构的一部分伸出安装凹槽以保持第二移动部件。

进一步优选地，安装凹槽的一部分朝向第一移动部件的上表面的方向敞开。

进一步地，第二精密驱动机构包括多个第二驱动部件，多个第二驱动部件围绕第二移动部件的周边设置；和/或第一精密驱动机构包括多个第一驱动部件，多个第一驱动部件围绕第一移动部件的周边设置。