[发明专利]具有侧部摩擦力调整机构的粘滑驱动跨尺度精密定位平台

说明书

技术领域

本发明涉及精密运动技术领域，尤其涉及一种具有侧部摩擦力调整机构的粘滑驱动跨尺度精密定位平台。

背景技术

随着微/纳米技术的快速发展，在光学工程、微电子制造、航空航天技术、超精密机械制造、微机器人操作、生物医学及遗传工程等技术领域的研究都迫切需要微/纳米级的超精密驱动机构。

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，已经运用到许多重要的科学工程领域中。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，且具有分辨率高、运动范围大、结构简单、精确定位和易微小化等优点，因此基于粘滑驱动原理的装备是目前跨尺度驱动设备中应用较多的一种。粘滑驱动的工作原理主要是以摩擦力作为驱动源，利用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实现被驱动体的微小移动，通过多次重复激励从而实现被驱动体最终的跨尺度精密运动。而在粘滑驱动中，摩擦力的调整是其中尤为关键的环节。

在一些传统的粘滑驱动定位平台设计中，摩擦振子与被驱动的物体摩擦力基本上为上下调整，该类摩擦力调整方式因而受到负载变化的影响，负载变化将会改变摩擦振子与被驱动的物体之间正压力变化，从而改变两者之间的摩擦力。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分为机械公差配合式粘滑驱动跨尺度精密运动平台、永磁预紧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，这些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不同，但其摩擦力的预紧结构和调整方式均设置地过为复杂，均会使摩擦力调节受限，同时这些方案均负载变化的影响。因此在驱动过程中需要考虑到负载对粘滑驱动定位平台的精度的影响。

因此，业界亟需一种可以简化运动平台预紧力调整方式，避免负载变化，实现对摩擦力的粗调和细调，提高粘滑驱动跨尺度定位平台的运动精度和一致性，适合产业化、大批量生产的粘滑驱动跨尺度精密定位平台。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种具有侧部摩擦力调整机构的粘滑驱动跨尺度精密定位平台，简化了预紧机构和调整方式，便于加工和装配，有效的改善粘滑驱动跨尺度定位平台的输出性能。同时该侧部摩擦力调整方式，可以实现对摩擦力的粗调和细调，避免了因负载的变化而引起的摩擦力变化，提高了粘滑驱动跨尺度定位平台的精度和一致性，适合产业化，大批量生产。

根据本发明的目的提出的一种具有侧部摩擦力调整机构的粘滑驱动跨尺度精密定位平台，其特征在于，包括：

基台，所述基台包括基座、预紧柔性铰链、驱传动柔性铰链、惯性质量块；

压电陶瓷，所述压电陶瓷安装在所述基座与所述惯性质量块之间；

侧部摩擦力调整机构，所述侧部摩擦力调整机构包括调整柔性铰链、调整压电陶瓷及调整预紧螺栓；

滑台，所述滑台安装在所述基座上方；

滑块，所述滑块安装在所述调整柔性铰链的一侧；

调整所述调整预紧螺栓，使所述调整柔性铰链发生变形，实现所述滑块与所述滑台之间摩擦力的粗调，再对所述调整压电陶瓷施加驱动信号，使调整柔性铰链发生变形，实现所述滑块与所述滑台之间摩擦力的细调。

优选的，所述具有侧部摩擦力调整机构的粘滑驱动跨尺度精密定位平台还包括导轨，所述导轨通过螺栓安装在所述基座和所述滑台的两边。

优选的，所述导轨为双列交叉滚柱导轨，所述滑台沿所述双列交叉滚柱导轨滑动。

优选的，所述双列交叉滚柱导轨还包括保持架和滚柱，所述保持架和滚柱为所述滑台的滑动提供支撑。

优选的，所述调整柔性铰链、调整压电陶瓷及调整预紧螺栓分别为一个，且置于所述惯性质量块上方，并与惯性质量块一体加工成型。

优选的，所述滑台为“E”字形，中间具有凸出部分，所述凸出部分与所述滑块接触产生摩擦力，形成粘滑驱动。

优选的，所述压电陶瓷采用驱传动叠堆型压电陶瓷致动器。

优选的，所述压电陶瓷的一端通过通过所述预紧柔性铰链进行预紧，另一端与所述惯性质量块相接触。

与现有技术相比，本发明具有如下的技术优势：

通过调整滑块右端与滑台左端之间的预紧力，使得滑块与滑台之间能够有效的实现粘滑驱动效应，简化了运动平台的预紧力调整方式，且预紧力调整范围大，不受限制，确保了粘滑驱动跨尺度精密运动平台的运动性能和一致性，适合批量生产。