专利摘要

专利摘要

本发明公开了一种两级压电驱动微纳定位平台，包括基座、一级运动平台、一级运动平台柔顺机构、二级运动平台、二级运动平台运动导向机构和压电陶瓷驱动器；所述一级运动平台通过所述一级运动平台柔顺机构装配于所述基座中，所述一级运动平台柔顺机构包括一级运动平台位移放大机构和一级运动平台运动导向机构；所述二级运动平台通过所述二级运动平台运动导向机构装配于一级运动平台中；所述压电陶瓷驱动器包括一级运动平台压电陶瓷驱动器和二级运动平台压电陶瓷驱动器，所述一级运动平台压电陶瓷驱动器和所述二级运动平台压电陶瓷驱动器分别驱动所述一级运动平台和所述二级运动平台。

权利要求

1.两级压电驱动微纳定位平台，其特征在于：包括基座、一级运动平台、一级运动平台柔顺机构、二级运动平台、二级运动平台运动导向机构和压电陶瓷驱动器；

所述一级运动平台通过所述一级运动平台柔顺机构装配于所述基座中，所述一级运动平台柔顺机构包括一级运动平台位移放大机构和一级运动平台运动导向机构；

所述二级运动平台通过所述二级运动平台运动导向机构装配于一级运动平台中；

所述压电陶瓷驱动器包括一级运动平台压电陶瓷驱动器和二级运动平台压电陶瓷驱动器，所述一级运动平台压电陶瓷驱动器和所述二级运动平台压电陶瓷驱动器分别驱动所述一级运动平台和所述二级运动平台；

所述一级运动平台位移放大机构为一柔性八杆放大机构，所述柔性八杆放大机构包括两输入端臂和两输出端臂；所述一级运动平台压电陶瓷驱动器安装于所述两输入端臂中间；一输出端臂与基座连接，另一输出端臂与所述一级运动平台连接；

所述一级运动平台运动导向机构为半圆柔性铰链组成的复合平行四杆机构，沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线对称分布，连接于所述基座和所述一级运动平台之间；一级运动平台导向机构用于给一级运动平台提供支撑与导向。

2.根据权利要求1所述的两级压电驱动微纳定位平台，其特征在于：所述二级运动平台运动导向机构由多组柔性板簧组成，柔性板簧沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线对称分布，每个板簧一端与所述二级运动平台连接，另一端与一级运动平台连接；所述二级运动平台压电陶瓷驱动器沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动轴线安装于所述一级运动平台和所述二级运动平台之间。

3.根据权利要求1所述的两级压电驱动微纳定位平台，其特征在于：安装在所述一级运动平台位移放大机构两输入端臂中间的所述一级运动平台压电陶瓷驱动器通过所述一级运动平台位移放大机构与一级运动平台运动导向机构中铰链的弹性回复力来预紧。

4.根据权利要求2所述的两级压电驱动微纳定位平台，其特征在于：安装在所述一级运动平台和所述二级运动平台之间二级运动平台压电陶瓷驱动器通过所述二级运动平台运动导向机构中铰链的弹性回复力来预紧。

5.根据权利要求1所述的两级压电驱动微纳定位平台，其特征在于：沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线方向，一通孔穿过所述基座和一级运动平台一侧，用于安装检测所述二级运动平台位移传感器。

6.根据权利要求1所述的两级压电驱动微纳定位平台，其特征在于：在所述基座中通孔的上端加工有一螺钉孔，用于安装螺钉固定传感器。

7.根据权利要求1所述的两级压电驱动微纳定位平台，其特征在于：在所述二级运动平台上均布多个螺纹通孔，用于固定需要精密定位的物件。

8.根据权利要求1所述的两级压电驱动微纳定位平台，其特征在于：所述一级运动平台位移放大机构一输出端臂与一级运动平台连接部分有多个通孔。

说明书

技术领域

本发明涉及微纳精密定位领域，具体涉及一种两级压电驱动的大行程微纳定位平台。

背景技术

随着微电子工程，精密加工和超精密加工技术，生物医学工程、精密光学工程等科学技术的快速发展，在众多领域都迫切需要微米级，甚至是亚纳米级位移分辨率的精密定位系统。微纳定位平台是具有微/纳米定位分辨率和精度的定位装置，是精密技术的重要组成部分，具有广阔的应用前景和重要的研究价值。

由于压电陶瓷驱动器具有分辨率高、频率响应快、无摩擦、不受磁场干扰和无需润滑等诸多优点而被广泛应用于微纳定位技术中。但是，压电陶瓷驱动器存在的一些缺点也限制了它进一步的发展与应用。如压电陶瓷驱动器输出位移小，通常需要设计位移放大机构放大压电陶瓷驱动器输出位移，以满足需要较大定位行程的应用场合，而定位台定位行程与定位精度、定位速度三者之间相互联系，相互制约。一些应用场合需要定位系统具有大定位行程的同时，还需具备快速定位或高精度定位等能力，另外某些应用场合同时对定位平台空间大小有一定限制。

现代科学技术和工业的不断发展也对微纳定位系统的定位行程、定位精度和定位速度提出了越来越高的要求。因此，解决定位平台大行程与高精度、高定位速度之间的矛盾，研制具有新型机构形式的大行程、高精度、高定位速度结构紧凑的定位平台，具有重要的理论意义和实用价值。

实用新型内容

本发明提供了一种具有两级定位结构，以压电陶瓷驱动器驱动，结构紧凑的单自由度大行程微纳定位平台，解决目前大行程微纳定位平台定位速度低、定位精度达不到要求和体积大等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：两级压电驱动微纳定位平台，包括基座、一级运动平台、一级运动平台柔顺机构、二级运动平台、二级运动平台运动导向机构和压电陶瓷驱动器；

所述一级运动平台通过所述一级运动平台柔顺机构装配于所述基座中，所述一级运动平台柔顺机构包括一级运动平台位移放大机构和一级运动平台运动导向机构；

所述二级运动平台通过所述二级运动平台运动导向机构装配于一级运动平台中；

所述压电陶瓷驱动器包括一级运动平台压电陶瓷驱动器和二级运动平台压电陶瓷驱动器，所述一级运动平台压电陶瓷驱动器和所述二级运动平台压电陶瓷驱动器分别驱动所述一级运动平台和所述二级运动平台。

进一步的，所述一级运动平台位移放大机构为一柔性八杆放大机构，所述柔性八杆放大机构包括两输入端臂和两输出端臂；所述一级运动平台压电陶瓷驱动器安装于所述两输入端臂中间；一输出端臂与基座连接，另一输出端臂与所述一级运动平台连接。

进一步的，所述一级运动平台运动导向机构为半圆柔性铰链组成的复合平行四杆机构，沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线对称分布，连接于所述基座和所述一级运动平台之间。

进一步的，所述二级运动平台运动导向机构由多组柔性板簧组成，柔性板簧沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线对称分布，每个板簧一端与所述二级运动平台连接，另一端与一级运动平台连接；所述二级运动平台压电陶瓷驱动器沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动轴线安装于所述一级运动平台和所述二级运动平台之间。

进一步的，安装在所述一级运动平台位移放大机构两输入端臂中间的所述一级运动平台压电陶瓷驱动器通过所述一级运动平台位移放大机构与一级运动平台运动导向机构中铰链的弹性回复力来预紧。

进一步的，安装在所述一级运动平台和所述二级运动平台之间二级运动平台压电陶瓷驱动器通过所述二级运动平台运动导向机构中铰链的弹性回复力来预紧。

进一步的，沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线方向，一通孔穿过所述基座和一级运动平台一侧，用于安装检测所述二级运动平台位移传感器。

进一步的，在所述基座中通孔的上端加工有一螺钉孔，用于安装螺钉固定传感器。

进一步的，在所述二级运动平台上均布多个螺纹通孔，用于固定需要精密定位的物件。

进一步的，所述一级运动平台位移放大机构一输出端臂与一级运动平台连接部分有多个通孔。

本发明的有益效果是：

(1)两级定位结构使定位平台在具有大定位行程的条件下，同时具有较高的定位速度和定位精度。

(2)使用柔性八杆放大机构和半圆柔性铰链构成的复合平行四杆导向机构有效的减小了定位平台尺寸，复合平行四杆导向机构提供一级运动平台较大的运动行程的同时有较小集中应力。

(3)二级运动平台上均布的多个螺纹通孔，以及一级运动平台位移放大机构一输出端臂与一级运动平台连接部分的多个通孔能够减轻两级压电驱动微纳定位平台运动部分的质量，提高定位平台定位速度。

(4)一级运动平台压电陶瓷驱动器与二级运动平台压电陶瓷驱动器都通过定位平台内对应的柔性铰链的弹性回复力来预紧，无需设计制造额外的预紧机构，结构简单可靠。

(5)定位平台能够使用线切割一体化加工，具有无需装配、无摩擦、不需要润滑等优点。

(6)运动平台整体采用对称设计，可以平衡结构内部应力，减小变形误差，减小加工误差温度变化对精度的影响。

附图说明

图1是本发明实施例的总体结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明实施例装配传感器后剖开后的视图。

图中：1、基座，2、一级运动平台，3、二级运动平台，4、压电陶瓷驱动器，41、二级运动平台压电陶瓷驱动器，42、一级运动平台压电陶瓷驱动器，5、一级运动平台柔顺机构，51、一级运动平台位移放大机构，511、柔性八杆放大机构输入端臂，512、和两输出端臂，52、一级运动平台运动导向机构，6二级运动平台运动导向机构，7、定位平台固定孔，8、传感器固定螺钉孔，9、螺纹通孔，10、质量减轻孔，11、电容传感器，12、紧定螺钉。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种两级压电驱动微纳定位平台，包括基座1、一级运动平台2、一级运动平台柔顺机构5、二级运动平台3、二级运动平台运动导向机构6以及压电陶瓷驱动器4；

基座1上有多个定位平台固定孔7，用于将定位平台固定于隔震台上；

一级运动平台2通过一级运动平台柔顺机构5装配于基座1中，一级运动平台柔顺机构5包括一级运动平台位移放大机构51与一级运动平台运动导向机构52。

在本实施例中一级运动平台位移放大机构51为柔性八杆放大机构，柔性八杆放大机构包括两输入端臂511和两输出端臂512。一级运动平台压电陶瓷驱动器42安装于两输入端臂511中间；一输出端臂与基座1连接，另一输出端臂与所述一级运动平台2连接。一级运动平台位移放大机构51用于放大一级运动平台压电陶瓷驱动器42输出位移。一级运动平台压电陶瓷驱动器42通过一级运动平台位移放大机构51与一级运动平台运动导向机构52中铰链的弹性回复力来预紧。

在本实施例中一级运动平台运动导向机构52为半圆柔性铰链组成的复合平行四杆机构，沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线对称分布，连接于所述基座和所述一级运动平台之间。一级运动平台运动导向机构52用于给一级运动平台2提供支撑与导向。

一级运动平台位移放大机构51一输出端臂与一级运动平台2连接部分有多个质量减轻孔10，用于减轻定位平台运动组件的质量，提高定位速度。

二级运动平台3通过二级运动平台运动导向机构6装配于一级运动平台2 中。

在本实施例中二级运动平台运动导向机构6由多组柔性板簧组成，柔性板簧沿两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线对称分布，每个板簧一端与二级运动平台3连接，另一端与一级运动平台2连接。二级运动平台运动导向机构6 用于给二级运动平台3提供支撑与导向。二级运动平台压电陶瓷驱动器41沿两级压电驱动微纳定位平台运动轴线安装于一级运动平台2和二级运动平台3之间，二级运动平台压电陶瓷驱动器41通过所述二级运动平台运动导向机构6中铰链的弹性回复力来预紧。

二级运动平台3上均布多个螺纹通孔9，用于固定需要精密定位的物件，且能减轻运动平台质量，提高定位速度。

如图3所示，沿两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线方向，一通孔穿过基座1和一级运动平台2一侧，用于安装检测二级运动平台位移的传感器，在本实施例中为一电容传感器11。在基座1中通孔的上端加工有一传感器固定螺钉孔8，在本实施例中加装了一紧定螺钉12来固定电容传感器11。

运动平台整体采用对称设计，可以平衡结构内部应力，减小变形误差，减小加工误差温度变化对精度的影响。

一 级运动平台压电陶瓷驱动器42的输出位移经过一级运动平台位移放大机构51放大，通过一输出端臂输出，该输出端臂与一级运动平台2相连，推动一级运动平台2运动。一级运动平台运动导向机构52支撑并引导一级运动平台2 运动。柔性八杆放大机构配合复合平行四杆机构能够实现一级运动平台2的大行程直线运动，即能实现装配于一级运动平台2中二级运动平台3的大行程运动。二级运动平台压电陶瓷驱动器41直接驱动二级运动平台3，二级运动平台 3在二级运动平台运动导向机构6的支撑和导向下可实现短程高速运动。通过使用一定的控制策略来使一级运动平台2和二级运动平台3运动相配合，两级压电驱动微纳定位平台能够在具有大行程定位条件下仍有较高的定位速度、定位精度。

本发明的有益效果是：

(1)两级定位结构使定位平台在具有大定位行程的条件下，同时具有较高的定位速度和定位精度。

(2)使用柔性八杆放大机构和半圆柔性铰链构成的复合平行四杆导向机构有效的减小了定位平台尺寸，复合平行四杆导向机构提供一级运动平台较大的运动行程的同时有较小集中应力。

(3)二级运动平台上均布的多个螺纹通孔，以及一级运动平台位移放大机构一输出端臂与一级运动平台连接部分的多个通孔能够减轻两级压电驱动微纳定位平台运动部分的质量，提高定位平台定位速度。

(4)一级运动平台压电陶瓷驱动器与二级运动平台压电陶瓷驱动器都通过定位平台内对应的柔性铰链的弹性回复力来预紧，无需设计制造额外的预紧机构，结构简单可靠。

(5)定位平台能够使用线切割一体化加工，具有无需装配、无摩擦、不需要润滑等优点。

(6)运动平台整体采用对称设计，可以平衡结构内部应力，减小变形误差，减小加工误差温度变化对精度的影响。

两级压电驱动微纳定位平台专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。