[发明专利]一种超声波高精度直线位移装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密机械平台装置，特别是涉及一种超声波高精度直线位移装置。

背景技术

传统的直线位移机构大部分都是电机驱动，通过丝杠螺母从旋转运动变换成直线运动或用直线电机，难以同时具有大行程、高精度的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波高精度直线位移装置，该装置利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动，借助弹性体谐振放大，通过摩擦耦合产生直线运动，直接驱动工作台，并通过安装在工作台上面的积层压电元件直线微动机构实现纳米精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超声波高精度直线位移装置，所述装置包括导轨、工作台、陶瓷耐磨涂层、底座、地脚、测距仪器、振子底座、螺栓预紧机构、自锁螺母、预紧机构底座固定螺母、振子底座固定螺母、直线微动滑台、振子；单边双足纵弯振子驱动工作台，振子内部安装了压电陶瓷片；底座上面安装了导轨、振子底座和螺栓预紧机构；导轨上面有工作台，工作台上面安装了直线微动滑台，工作台侧面有振子。

所述的一种超声波高精度直线位移装置，所述振子包括足子、纵振压电陶瓷、弯振压电陶瓷、振子主轴、外环套、螺钉、螺栓、弹簧垫、圆环隔套。

所述的一种超声波高精度直线位移装置，所述振子主轴中间有轴肩，两端有螺纹孔，轴肩中心线两侧是对称的；轴肩两侧轴向装各2片圆环型纵向压电陶瓷及装圆环隔套，装设弯振压电陶瓷及外环套，用螺栓通过弹簧垫固定。

所述的一种超声波高精度直线位移装置，所述足子插进外环套，用螺钉固定；直线微动滑台包括积层压电陶瓷、压电陶瓷架、连接螺钉、微动滑台；积层压电陶瓷和微型滑台通过一联接螺钉连接在一起。

本发明的优点与效果是：

本发明工件在工作台时，位移精度能达到微米精度，工件在直线微动机构上面时，位移精度能达到纳米精度。

附图说明

图1是本发明的超声波高精密直线工作台主视图；

图2是本发明的超声波高精密直线工作台左视图；

图3是本发明的超声波高精密直线工作台俯视图；

图4是超声波振动子结构图；

图5是微动机构。

具体实施方式

本发明超声波高精度直线工作台包括1.导轨，2.工作台，3.陶瓷耐磨涂层，4.底座，5.地脚，6.测距仪器，7.振子底座，8.螺栓预紧机构，9.自锁螺母，10.预紧机构底座固定螺母，11.振子底座固定螺母，12.直线微动滑台，13.振子。单边双足纵弯振子驱动工作台，振子内部安装了压电陶瓷片。当对振子内部分别用于激发纵振和弯振的压电陶瓷片施加具有适当频率和相位差的电压时,这两种振动的叠加使振子驱动足的表面质点产生椭圆运动,进而带动工作台沿导轨往一个方向作直线运动,改变驱动电源的相位差,就可以改变工作台的运动方向。

在图1，2，3中，底座4上面安装了导轨1、振子底座7和螺栓预紧机构8。在导轨1上面有工作台2，工作台上面安装了直线微动滑台12，工作台2侧面有振子13，由螺栓预紧机构8给振子预紧力。

在图4所示的振子包括足子14，纵振压电陶瓷15,弯振压电陶瓷16,振子主轴17，外环套18，螺钉19，螺栓20，弹簧垫21，圆环隔套22等。振子主轴17中间有轴肩，两端有螺纹孔，轴肩由中心线，两侧是对称的。轴肩两侧轴向装各2片圆环型纵向压电陶瓷15，装圆环隔套22，依次装弯振压电陶瓷16及外环套18，用螺栓20通过弹簧垫21固定。足子14插进外环套18，用螺钉19固定。纵振压电陶瓷15电极分极方向相同（轴向），通过此压电陶瓷产生纵向（轴向）振动。产生弯曲振动的压电陶瓷片17是由两个半圆环粘接组成，分极方向相反。当加上高频电压时，一半圆变厚，一半圆变薄，所以能够产生弯曲变形。这种压电陶瓷片在轴向对称装了各2片。当用2个高频电源时，就可以分别控制纵向振动和弯曲振动。

图5所示的直线微动滑台包括积层压电陶瓷23，压电陶瓷架24，连接螺钉25，微动滑台26等。积层压电陶瓷23和微型滑台26通过一联接螺钉25连接在一起。纳米定位精度由微型滑台上面完成。