[发明专利]紧凑型精密压电粘滑升降平台及其驱动方法

说明书

一种紧凑型精密压电粘滑升降平台，以解决当前电磁电机式驱动平台存在的定位精度较低、工作环境要求苛刻以及当前的压电驱动平台存在的行程小、磨损严重、控制复杂和摩擦力综合调控困难等问题。本发明涉及的升降平台包括限位台、位移台、双列交叉滚柱导轨、固定基座、驱动定子、螺纹副、端盖、端盖安装螺钉、定子安装螺钉、限位台螺钉、位移台螺钉和导轨安装螺栓。所提出的紧凑型精密压电粘滑升降平台具有结构简单紧凑、定位精度高、行程大和控制方便等优点，此外，本发明实现了对精密压电粘滑驱动平台整个驱动过程的摩擦力综合调控，提升了平台的机械输出特性，开环条件下定位精度可达纳米级，被广泛应用于精密驱动与定位技术领域。

技术领域

本发明涉及一种紧凑型精密压电粘滑升降平台及其驱动方法，属于精密驱动与定位技术领域。

背景技术

压电驱动技术是一种利用压电材料的逆压电效应将电能转化为机械能的新型驱动方式，与传统的电磁驱动方式相比，具有低速大转矩（推力）、力矩密度高、设计灵活、结构紧凑、定位精度高、响应速度快、断电自锁、无电磁干扰且不受电磁干扰以及可不使用轴承和润滑等优点，在机器人关节驱动、精密仪器仪表、超精密加工、航空航天以及生命科学等领域均具有广泛的应用前景，是近年来精密特种驱动技术领域研究的热点之一。

精密驱动平台广泛应用于空间机构、生命科学、光学精密仪器和超精加工等高端技术领域。精密驱动平台按照驱动方式主要可分为电磁电机驱动的精密驱动平台和压电驱动的精密驱动平台。目前多数采用的是电磁电机的驱动方式，虽然平台可实现较大的行程，但是普遍存在定位精度较低且工作环境要求苛刻等问题；为了满足上述高端技术领域对高精度驱动装置的需求，使得压电驱动技术得到了迅速发展。当前基于压电驱动的精密平台主要包括直动式压电驱动平台、尺蠖式压电驱动平台以及粘滑式压电驱动平台等，直动式压电驱动平台由于运动行程小的缺陷影响了其在微纳精密驱动技术领域的应用，尺蠖式压电驱动平台存在控制复杂且动子与定子间磨损严重等问题，而压电粘滑驱动平台因具有结构简单紧凑、定位精度高、行程大和控制方便等优点，被广泛应用于精密驱动与定位技术领域。此外，当前的驱动平台还存在摩擦力调控困难等问题，很难使其维持高效的运动输出。因此，为了克服直动式压电驱动平台和尺蠖式压电驱动平台存在的技术问题以及平台存在的摩擦力调控困难等问题，基于粘滑驱动原理设计一种可实现高精度、易微型化以及寿命长的精密驱动平台显得尤为迫切和需要。

发明内容

为解决已有的驱动平台存在的工作行程受限、定位精度低、摩擦磨损严重、工作环境要求苛刻、难于微型化以及控制复杂等问题，本发明公开一种紧凑型精密压电粘滑升降平台。

本发明所采用的技术方案是：

所述一种双堆叠单驱动足定子组件实现方式的紧凑型精密压电粘滑升降平台包括限位台、位移台、双列交叉滚柱导轨、固定基座、驱动定子、螺纹副、端盖、端盖安装螺钉、定子安装螺钉、限位台螺钉、位移台螺钉和导轨安装螺栓；所述限位台通过限位台螺钉安装在固定基座上，位移台通过位移台螺钉安装固定在双列交叉滚柱导轨上，双列交叉滚柱导轨通过导轨安装螺栓安装在固定基座上，驱动定子通过定子安装螺钉固定在固定基座上，螺纹副胶粘固定安装在固定基座上，端盖通过端盖安装螺钉安装在固定基座上。

所述限位台设置有限位方形孔和限位台安装孔；所述位移台设置有上位移台、滚珠导轨和下位移台，所述限位方形孔与上位移台滑动接触配合，所述限位台安装孔与限位台螺钉将限位台安装在固定基座上，所述上位移台和下位移台材料为铝合金，所述下位移台设置有下位移台安装孔和滑移平面，下位移台安装孔与位移台螺钉将下位移台安装在固定基座上，滑移平面通过滚珠导轨与上位移台滚动接触配合。

所述双列交叉滚柱导轨包括固定导轨、导轨限位螺栓、连接孔、活动导轨、双列交叉滚柱导轨保持架；所述固定导轨通过导轨安装螺栓固定，固定导轨和活动导轨中间设置有双列交叉滚柱导轨保持架，所述活动导轨端面涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料，所述导轨限位螺栓安装在固定导轨和活动导轨的两端进行限位，所述连接孔通过位移台螺钉将下位移台固定在活动导轨上。