[发明专利]一种基于柔性铰链导向的大行程无回退纳米压电电机

说明书

本发明公开了一种基于柔性铰链导向的大行程无回退纳米压电电机，主要包括底座、第一滑台、第一压电驱动单元、第二压电驱动单元和第二滑台；第一滑台和第二滑台均安装在底座上且相互不接触；第一滑台的滑行方向与第二滑台垂直；第一压电驱动单元与第二压电驱动单元均安装在第一滑台上，采用纵向层叠方式安装；第一压电驱动单元与第二压电驱动单元内均设有柔顺机构。本发明的第一个运动模组在运动输出的后半部分开始减小垂直方向的压电陶瓷驱动电压，同时另外一个模组在垂直方向的压电陶瓷的驱动电压开始增加，以此实现两个模组之间的切换，并且两个模组水平方向的压电陶瓷保持同一速率增加驱动电压，以保证切换之后实现同一速度。

技术领域

本发明涉及压电电机技术领域，尤其涉及一种基于柔性铰链导向的大行 程无回退纳米压电电机。

背景技术

随着科学技术朝着小型化、高集成度的方向快速发展，微纳尺度的精密 操作成为研究的热点。其中，压电驱动纳米定位技术因其在高分辨率、高响 应速度、大驱动力等方面的优越性能而备受关注。由压电陶瓷致动器和无间 隙、无摩擦、无累积误差、零间隙的柔顺机构组成的的柔性压电驱动纳米定 位平台，可以实现多自由度的精密运动，已被引入超精密加工领域作为快速 工具伺服、原子力显微镜和先进半导体封装等领域。然而，压电陶瓷致动器 行程短，一般小于1mm，这已成为柔性压电驱动纳米定位平台的瓶颈，阻碍 了其进一步应用；现有的压电纳米电机很难输出高度线性和连续的精确位移。 因此，现有技术需要进一步改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于柔性铰链导向的 大行程无回退纳米压电电机。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于柔性铰链导向的大行程无回退纳米压电电机，主要包括底座、 第一滑台、第一压电驱动单元、第二压电驱动单元、以及第二滑台。所述底 座水平固定设置。所述第一滑台和第二滑台均安装在底座上，且第一滑台与 第二滑台不接触。所述第一滑台的滑行方向与第二滑台的滑行方向垂直。所 述第一压电驱动单元与第二压电驱动单元均安装在第一滑台上，且第一压电 驱动单元与第二压电驱动单元纵向层叠方式安装。所述第一压电驱动单元与 第二压电驱动单元内均设有柔顺机构。

具体的，所述第一压电单元与第二压电单元采用相同结构，主要包括第 一驱动器、第二驱动器、第一固定座、第二固定座、以及柔顺机构。所述第 一固定座安装在第一滑台的一侧，第二固定座安装在第二滑台的另一侧。所 述柔顺机构设置在第一固定座与第二固定座之间，并分别与第一固定座与第 二固定座柔顺连接。所述第一驱动器的一端安装在第一固定座内，另一端与 柔顺机构固定并可驱动柔顺机构左右移动。所述第二驱动器安装在柔性机构 内，可驱动柔顺机构前后移动实现与第二滑台的接触与释放。

进一步的，所述柔顺机构主要包括第一弹性块、第二弹性块、移动座、 以及驱动块。所述移动座的左右两端通过第一弹性块分别与第一固定座和第 二固定座连接，且移动座的一端与第一驱动器连接，实现移动座的左右移动 受第一驱动器控制，前后移动受第一弹性块限制。所述驱动块设置在移动座 内，位于靠近第二固定座的一侧。所述第二驱动器的一端安装在移动座内， 另一端与驱动块固定并可驱动驱动块前后移动。所述驱动块的两侧通过第二 弹性块与移动座连接，实现驱动块的前后移动受第二驱动器控制，左右移动受第二弹性块限制。

作为本发明的优选方案，所述第一弹性块与第二弹性块的厚度小，长度 和宽度大。所述第一弹性块与第二弹性块均竖直设置，均垂直于移动座的侧 面。由于弹性块的厚度比其宽度和长度相差甚远，所以在其厚度方向具有弹 性和恢复力，其宽度和长度方向的弹性可忽略不计，因此其宽度和长度方向 可视作硬连接。

进一步的，所述柔性机构还包括第一凸起。所述第一凸起设置在驱动块 上，位于驱动块靠近第二滑台的侧面上。