[发明专利]一种精密定位驱动端预紧装置

说明书

技术领域

本发明涉及微纳操作、微纳测量以及微纳制造等技术中的预紧装置，尤其涉及一种精密定位驱动端预紧装置。

背景技术

精密定位平台是微纳操作、微纳测量以及微纳制造等技术的关键部分，在精密与超精密加工、精密操作、精密测量及微机电系统等相关领域中发挥着重要的作用。驱动器按驱动原理可分为机械式和机电式，后者又可分为压电致动式、热致动式、静电致动式、电磁致动式、磁致伸缩式和音圈电机等。其中压电陶瓷驱动器具有亚纳米级的分辨率和毫秒级的响应速度，以及较大的驱动力、线性运动范围和刚度等，并可通过内置的SGS(Strain Gauge Sensor)传感器构建驱动端的闭环控制系统，进而克服自身磁滞特性，实现高精度且相对稳定的输出，是精密定位的一种理想驱动器。

中国专利CN20031416314A通过紧定螺钉往下拧，将动斜楔往下压，进而推动静斜楔来预紧压电陶瓷驱动器。中国专利CN2012102619821A通过螺钉往下拧，将动斜楔往下压，进而推动静斜楔来预紧压电陶瓷驱动器。中国专利2012202884405U和CN2012102954323A通过拧动千分尺来精准推动竖动楔块，进而推动横动楔块来预紧压电陶瓷。中国专利CN2013103671374A通过旋转螺纹调节杆推动主动楔块运动，进而推动与之接触的从动楔块运动实现对叠堆式压电陶瓷驱动器的预紧。以上楔块或基于楔块改进的各种预紧方式共有问题是预紧量的值及预紧精度和自锁稳定性无法检测。实际使用中尤其是驱动器长时间高频的运动会带来预紧量的变化，进而影响精密定位平台在该驱动方向的实际输入位移值。且一对楔块之间为斜面接触，通过斜面传递预紧力，加工精度难以严格保证平面的精度，不能确定预紧力作用的位置，更无法保证等效预紧力的作用线沿驱动器中轴线，即会产生侧向力和弯矩。

中国专利CN2013203476938U和2013103410817A通过将压紧螺钉向退出方向旋转时，压紧螺钉的头部逐渐向固定块靠近，以此来压紧固定块，二者的反作用力将压电陶瓷紧紧压在机体的凹槽侧壁，达到预紧效果。该专利虽然能避开侧向力，但转动时产生的扭矩无法消除，任何原因产生的预紧量微纳级变动不能被测量或反馈补偿，实际使用中尤其是驱动器长时间高频的运动下的预紧精度和稳定性不能保证。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种精密定位驱动端预紧装置，满足部分精密定位场合驱动端高精度、高准确性、高稳定性、长时间和高频的位移输出要求。

本发明通过下述技术方案实现：

一种精密定位驱动端预紧装置，包括定位平台6、驱动器14、电容传感器4、电容传感器支架3、预紧块12、薄膜力传感器13；

所述定位平台6的中部开设有一滑槽，所述预紧块12、薄膜力传感器13和驱动器14依次置于该滑槽内；

所述电容传感器支架3固定在定位平台6上，电容传感器支架3的中部与预紧块12相对；该电容传感器支架3的轴线与滑槽的轴向相互垂直；

所述电容传感器支架3的架体一侧，轴向设有三根通过柔顺铰链依次连接的连杆3-1，这三根连杆3-1的中间连杆用于固定电容传感器4；电容传感器4通过电容传感器支架3上的螺栓4-1预紧或固定；电容传感器4的端面与预紧块12的上侧面相互平行、并具有间隙；

所述电容传感器支架3的架体另一侧的中部、设有两个与上述三根连杆3-1的中间连杆相抵的千分尺5；通过扭转这两个千分尺5的尺度，改变电容传感器4与预紧块12的初始间隙及平行度；

所述定位平台6上还设置有用于对驱动器14进行预紧的两级预紧装置。

所述两级预紧装置包括与驱动器14、预紧块12在同一条轴线上、并且依次相抵的第一滚珠11、一级顶丝10、第二滚珠9、二级顶丝8；

所述预紧块12与第一滚珠11的接触部位为面接触，一级顶丝10与第一滚珠11的接触部位为点接触；

所述一级顶丝10与第二滚珠9的接触部位为点接触。

所述预紧块12与第一滚珠11的接触部位为面接触，其中所述面接触是在预紧块12上设置与第一滚珠11圆周面相应的半球形凹坑。

所述二级顶丝8与第二滚珠9的接触部位为面接触，其中所述面接触是在二级顶丝8上设置与第二滚珠9圆周面相应的半球形凹坑。

所述预紧块12的顶部装有反光镜支架2，反光镜支架2上设置有反光镜1。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：