[发明专利]一种压电尺蠖旋转平台

说明书

本发明公开了一种压电尺蠖旋转平台，包括作为台面的盖板，盖板的下方垂直螺固有旋转套筒，还设有独立钳位于旋转套筒内壁的第一钳位单元和第二钳位单元，用于驱动第一钳位单元正转的第一驱动单元，以及用于驱动第二钳位单元反转的第二驱动单元；旋转套筒的下方间隙设有底座，第二驱动单元和底座之间连接有支撑座，第一驱动单元螺固于第二驱动单元，支撑座与旋转套筒之间设有旋转间隙；旋转套筒环设有码盘，底座设有支架，支架设有正对码盘的读数头。通过对第一钳位单元、第二钳位单元、第一驱动单元和第二驱动单元的时序控制，能实现旋转套筒的“单拍两步”旋转。本发明整体结构简单、紧凑，能实现“单拍两步”的转动效果，运动速度快。

技术领域

本发明属于纳米定位技术领域，涉及大转角行程、高转角分辨率的精密旋转驱动器，特别涉及一种压电尺蠖旋转平台。

背景技术

压电尺蠖旋转平台是一种既能实现360º旋转、又能实现角秒级高转角分辨率的精密旋转驱动器。它基于仿生学中的尺蠖爬行原理，将压电执行器的微小位移不断累加，从而成为连续的大行程角位移。相对于电磁式旋转平台，压电尺蠖旋转平台具有无磁场、易于控制等优点；相对于超声谐振式、惯性驱动式等压电旋转平台，具有输出力大、功率密度大、定位稳定、无摩擦磨损等优点。因此，在某些需要大转角行程、高转角分辨率的精密定位领域，压电尺蠖旋转平台更具有优势。但目前的压电尺蠖旋转平台还存在以下不足：

1) 平台整体结构复杂、不紧凑，不易集成角位移传感器，不易安装周向导向机构（如四点角接触球轴承），平台运动精度低；

2) 钳位单元的钳位位移或释放位移为其中的压电执行器的输出位移，而压电执行器的输出位移很小，为使钳位单元能够可靠地钳位与释放，就要求钳位单元及驱动单元要有非常高的加工及装配精度；

3) 钳位单元的输出位移较小，不能对输出轴进行充分钳位或释放，输出轴不能被充分钳位，其受到的钳位力就会减小，运动稳定性就会降低；输出轴不能被充分释放，就会产生严重的摩擦磨损，降低平台的寿命；

4) 平台不能自锁（即不能断电钳位），即平台在不工作时，输出轴不能被钳位单元夹紧；

5) 输出轴在一个驱动电压周期（即一拍）内仅旋转一步，平台的运动速度慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供结构简单紧凑、能充分钳位与释放、断电钳位、转动速度快的一种压电尺蠖旋转平台。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种压电尺蠖旋转平台，包括作为台面的盖板，盖板的下方垂直螺固有旋转套筒，还设有独立钳位于旋转套筒内壁的第一钳位单元和第二钳位单元，用于驱动第一钳位单元正转的第一驱动单元，以及用于驱动第二钳位单元反转的第二驱动单元；旋转套筒的下方间隙设有底座，第二驱动单元和底座之间连接有支撑座，第一驱动单元螺固于第二驱动单元，支撑座与旋转套筒之间设有旋转间隙；旋转套筒环设有码盘，底座设有支架，支架设有正对码盘的读数头。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的第二驱动单元包括螺固于支撑座的第二刚性环，设于第二刚性环内的第二刚性旋转体，连于第二刚性环并能推动第二刚性旋转体反转的第二驱动装置；第一驱动单元包括螺固于第二刚性环的第一刚性环，设于第一刚性环内的第一刚性旋转体，连于第一刚性环并能推动第一刚性旋转体正转的第一驱动装置；

第一钳位单元包括螺固于第一刚性旋转体的第一连接部，钳位于旋转套筒的第一钳位体，设于第一钳位体和第一连接部之间的第一刚性部和第二刚性部，顺次呈菱形连接第一钳位体、第一刚性部、第一连接部、第二刚性部和第一钳位体的第一柔性薄板，顶设于第一刚性部和第二刚性部之间的第一释放用压电执行器。