本發(fā)明涉及一種精密驅(qū)動(dòng)器，更具體的說(shuō)，它是一種基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)主要由電磁型旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式事實(shí)性較差，可實(shí)現(xiàn)的直線運(yùn)動(dòng)定位精度或速度較低并產(chǎn)生電磁干擾。壓電驅(qū)動(dòng)器從定位精度、響應(yīng)速度等方面而言具有明顯的優(yōu)勢(shì)，基于壓電驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)的多自由度定位平臺(tái)研究已成為近年來(lái)的熱點(diǎn)。但是基于不同種類的壓電驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)平臺(tái)目前仍存在許多不足。采用本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)不僅能實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，還利用了壓電慣性驅(qū)動(dòng)器的精密驅(qū)動(dòng)輸出提高了驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的線速度、角速度和驅(qū)動(dòng)力。此外，通過(guò)引入導(dǎo)軌來(lái)提高壓電驅(qū)動(dòng)器定向輸出的精度和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，是針對(duì)前述背景技術(shù)的缺陷和不足設(shè)計(jì)一種基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)平面三自由度的大行程、高精度、高速度的輸出要求。

參閱圖1至圖10，為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明所提供的基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)包括有輸出平臺(tái)、金屬基板、慣性質(zhì)量塊、壓電晶片、驅(qū)動(dòng)器連接軸、上滑板、下滑板、圓柱導(dǎo)軌與固定平臺(tái)。

輸出平臺(tái)放置在驅(qū)動(dòng)器連接軸的頂部與驅(qū)動(dòng)器連接軸螺栓固定連接，四個(gè)金屬基板插入驅(qū)動(dòng)器連接軸側(cè)面的四個(gè)細(xì)長(zhǎng)槽與驅(qū)動(dòng)器連接軸過(guò)盈配合固定，兩個(gè)壓電晶片對(duì)稱放置在每個(gè)金屬基板的兩側(cè)與金屬基板粘接固定連接，兩個(gè)慣性質(zhì)量塊對(duì)稱放置在每個(gè)金屬基板的端部?jī)蓚?cè)與金屬基板螺栓固定連接，驅(qū)動(dòng)器連接軸的底部與上滑板上表面的環(huán)形凹槽間隙配合，下滑板的兩個(gè)短細(xì)長(zhǎng)鋼條和上滑板的兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)滑槽滑動(dòng)配合，兩個(gè)圓柱導(dǎo)軌對(duì)稱放置于固定平臺(tái)的內(nèi)部并與固定平臺(tái)焊接固定連接，下滑板放置在兩個(gè)圓柱導(dǎo)軌的頂部。

技術(shù)方案中所述的輸出平臺(tái)為鋼板制成的圓形零件，輸出平臺(tái)加工有四個(gè)關(guān)于中心對(duì)稱的通孔。

技術(shù)方案中所述的金屬基板為金屬板制成的矩形零件，金屬基板的末端加工有圓形通孔。

技術(shù)方案中所述的慣性質(zhì)量塊為金屬塊制成的長(zhǎng)方體零件，慣性質(zhì)量塊的中心加工有圓形通孔。

技術(shù)方案中所述的壓電晶片為壓電陶瓷制成的矩形薄片零件。

技術(shù)方案中所述的驅(qū)動(dòng)器連接軸為鋼制圓柱體零件，驅(qū)動(dòng)器連接軸側(cè)面均布加工四個(gè)細(xì)長(zhǎng)槽，驅(qū)動(dòng)器連接軸頂部加工有四個(gè)螺紋孔。

技術(shù)方案中所述的上滑板由一塊矩形鋼板制成，上滑板上表面中部加工有環(huán)形凹槽、下表面加工有兩個(gè)平行細(xì)長(zhǎng)滑槽。

技術(shù)方案中所述的下滑板為兩塊平行短細(xì)長(zhǎng)鋼條和兩塊平行長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng)鋼條垂直焊接而成的零件。

技術(shù)方案中所述的圓柱導(dǎo)軌為細(xì)長(zhǎng)圓柱形零件。

技術(shù)方案中所述的固定平臺(tái)是由金屬板焊接制成的U型零件。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明利用壓電驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)與導(dǎo)軌的結(jié)合，使部分零件之間構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和兩個(gè)移動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)自由度。具有大行程、高精度、響應(yīng)快、運(yùn)動(dòng)方式靈活的優(yōu)點(diǎn)。

(2)驅(qū)動(dòng)器四個(gè)壓電振子關(guān)于X、Y軸對(duì)稱，采用雙壓電晶片振子相比以往的單壓電晶片振子的優(yōu)點(diǎn)是輸出力對(duì)稱，輸出誤差小。使得壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的輸出位移更加穩(wěn)定，有利于輸出位移精度的提高。

附圖說(shuō)明

圖1是基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的軸測(cè)圖；

圖2是基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的輸出平臺(tái)1、金屬基板2、慣性質(zhì)量塊3、壓電晶片4和驅(qū)動(dòng)器連接軸5的爆炸圖；

圖3是基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)器連接軸5與上滑板6的軸測(cè)圖；

圖4是基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)器連接軸5、輸出平臺(tái)1與上滑板6的剖視圖；

圖5是基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的上滑板6和下滑板7滑動(dòng)配合的軸測(cè)圖；

圖6是基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的下滑板7、圓柱導(dǎo)軌8與固定平臺(tái)9滑動(dòng)配合的軸測(cè)圖；

圖7是基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的輸出平臺(tái)1的軸測(cè)圖；

圖8是基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的上滑板6的軸測(cè)圖；

圖9是基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的下滑板7的軸測(cè)圖；

圖10是基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的固定平臺(tái)9的軸測(cè)圖；

圖中：1.輸出平臺(tái)，2.金屬基板，3.慣性質(zhì)量塊，4.壓電晶片，5.驅(qū)動(dòng)器連接軸，6.上滑板，7.下滑板，8.圓柱導(dǎo)軌，9.固定平臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:

參閱圖1至圖10，基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)包括有輸出平臺(tái)1、金屬基板2、慣性質(zhì)量塊3、壓電晶片4、驅(qū)動(dòng)器連接軸5、上滑板6、下滑板7、圓柱導(dǎo)軌8與固定平臺(tái)9。

輸出平臺(tái)1為鋼板制成的圓形零件，輸出平臺(tái)1加工有四個(gè)關(guān)于中心對(duì)稱的通孔，金屬基板2為金屬板制成的矩形零件，金屬基板2的末端加工有圓形通孔，慣性質(zhì)量塊3為金屬塊制成的長(zhǎng)方體零件，慣性質(zhì)量塊3的中心加工有圓形通孔，驅(qū)動(dòng)器連接軸5為鋼制圓柱體零件，驅(qū)動(dòng)器連接軸5側(cè)面均布加工四個(gè)細(xì)長(zhǎng)槽，驅(qū)動(dòng)器連接軸5頂部加工有四個(gè)螺紋孔，輸出平臺(tái)1放置在驅(qū)動(dòng)器連接軸5的頂部與驅(qū)動(dòng)器連接軸5螺栓固定連接，四個(gè)金屬基板2插入驅(qū)動(dòng)器連接軸5側(cè)面的四個(gè)細(xì)長(zhǎng)槽與驅(qū)動(dòng)器連接軸5過(guò)盈配合固定，壓電晶片4為壓電陶瓷制成的矩形薄片零件，兩個(gè)壓電晶片4對(duì)稱放置在每個(gè)金屬基板2的兩側(cè)與金屬基板2粘接固定連接，兩個(gè)慣性質(zhì)量塊3對(duì)稱放置在每個(gè)金屬基板2的端部?jī)蓚?cè)與金屬基板2螺栓固定連接。

上滑板6由一塊矩形鋼板制成，上滑板6上表面中部加工有環(huán)形凹槽、下表面加工有兩個(gè)平行細(xì)長(zhǎng)滑槽，驅(qū)動(dòng)器連接軸5的底部與上滑板6上表面的環(huán)形凹槽間隙配合，下滑板7為兩塊平行短細(xì)長(zhǎng)鋼條和兩塊平行長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng)鋼條垂直焊接而成的零件，下滑板7的兩個(gè)短細(xì)長(zhǎng)鋼條和上滑板6的兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)滑槽滑動(dòng)配合，圓柱導(dǎo)軌8為細(xì)長(zhǎng)圓柱形零件，固定平臺(tái)9是由金屬板焊接制成的U型零件，兩個(gè)圓柱導(dǎo)軌8對(duì)稱放置于固定平臺(tái)9的內(nèi)部并與固定平臺(tái)9焊接固定連接，下滑板7放置在兩個(gè)圓柱導(dǎo)軌8的頂部。

基于慣性沖擊的三自由度壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的使用方法：

以運(yùn)動(dòng)方位設(shè)置空間坐標(biāo)系，XOY平面與輸出平臺(tái)1平行，其中X軸方向與固定平臺(tái)9上的導(dǎo)軌方向平行，Y軸方向與下滑板7頂部的兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)鋼條和上滑板6底部的兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)滑槽平行，Z軸垂直于輸出平臺(tái)1上表面。

一個(gè)金屬基板2與兩側(cè)的壓電晶片4構(gòu)成一個(gè)壓電振子。對(duì)全部壓電晶片4施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，四個(gè)壓電振子同時(shí)在順或逆時(shí)針?lè)较虍a(chǎn)生振動(dòng)，并在繞Z軸方向上產(chǎn)生慣性力。

驅(qū)動(dòng)器在上滑板6凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)一對(duì)施加有驅(qū)動(dòng)信號(hào)壓電振子與X軸重合時(shí)，這對(duì)壓電振子同時(shí)在Y軸方向產(chǎn)生振動(dòng)，并在沿Y軸方向上產(chǎn)生慣性力，上滑板6相對(duì)下滑板7沿Y軸直線運(yùn)動(dòng)，其余部分靜止不動(dòng)，驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1相對(duì)固定平臺(tái)9沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)一對(duì)施加有驅(qū)動(dòng)信號(hào)壓電振子與Y軸重合時(shí)，這對(duì)壓電振子同時(shí)在X軸方向產(chǎn)生振動(dòng)，并在沿X軸方向上產(chǎn)生慣性力，上滑板6和下滑板7沿固定平臺(tái)的導(dǎo)軌8運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)平臺(tái)1相對(duì)固定平臺(tái)9沿X軸方向運(yùn)動(dòng)。