專利名稱：基于形狀記憶材料粗動驅(qū)動器的精密微動平臺的制作方法
基于形狀記憶材料粗動驅(qū)動器的精密微動平臺技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明創(chuàng)造屬于微動平臺技術(shù)，主要涉及一種基于形狀記憶材料驅(qū)動的精密微動TDo背景技術(shù)
精密位移技術(shù)在近代尖端工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域占有極其重要的地位，廣泛應(yīng)用于微量進給、光纖對接和精密、超精密加工等要求精細操作的領(lǐng)域。精密位移依靠驅(qū)動器驅(qū)動精密微動平臺運動來實現(xiàn)，微動平臺的微動驅(qū)動多采用壓電驅(qū)動器，壓電驅(qū)動器是近幾年發(fā)展起來的新型微位移器件，它以體積小、驅(qū)動力大、分辨率高、易于控制和輸出位移小等優(yōu)點作為驅(qū)動元件在精密機械當中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，目前微動平臺的粗動驅(qū)動多采用傳統(tǒng)的機械傳動裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制過程繁瑣，且定位精度低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明創(chuàng)造的目的就是針對上述現(xiàn)有精密微動平臺在粗動和微動驅(qū)動技術(shù)存在的問題，設(shè)計提供一種基于形狀記憶材料粗動驅(qū)動器的精密微動平臺，通過采用壓電驅(qū)動器為微動驅(qū)動器，采用形狀記憶材料驅(qū)動器為粗動驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)，達到兼顧大行程和微位移驅(qū)動的目的。
本發(fā)明創(chuàng)造的目的是這樣實現(xiàn)的載物臺通過載物臺安裝螺栓固裝在Y向微動平臺上端面上，所述的Y向微動平臺通過四個Y向微動柔性鉸鏈機構(gòu)安裝在X向微動平臺的內(nèi)部；γ向壓電微動驅(qū)動器安裝在X向微動平臺的驅(qū)動槽內(nèi)，且其兩端分別與Y向微動平臺和X向微動平臺接觸配合；χ向微動平臺通過四個X向微動柔性鉸鏈機構(gòu)安裝在XY 二維微動平臺底座內(nèi)部，X向壓電微動驅(qū)動器安裝在XY 二維微動平臺底座的驅(qū)動槽內(nèi)，且其兩端分別與X向微動平臺和XY 二維微動平臺底座接觸配合；χγ 二維微動平臺底座通過XY 二維微動平臺安裝螺栓固裝在X向粗動平臺上端面上；x向粗動平臺與X向粗動平臺底座通過X 向粗動滑道相配合；χ向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器的兩端部通過連接件分別安裝在X向粗動平臺和X向粗動平臺底座的槽內(nèi)，X向粗動平臺底座通過X向粗動平臺底座安裝螺栓固裝在Y向粗動平臺上端面上，Y向粗動平臺與Y向粗動平臺底座通過Y向粗動滑道相配合； Y向形狀記憶材料粗驅(qū)動器的兩端通過連接件分別安裝在Y向粗動平臺和Y向粗動平臺底座的槽內(nèi)；γ向粗動平臺底座安裝螺栓將Y向粗動平臺底座固裝在底座上端面上，至此構(gòu)成基于形狀記憶材料粗動驅(qū)動器的精密微動平臺。
本發(fā)明創(chuàng)造利用形狀記憶材料具有的形狀記憶特性，當形狀記憶材料被加熱到它的轉(zhuǎn)變溫度時就會展現(xiàn)出形狀記憶效應(yīng)，輸出位移大。若形狀記憶材料的二端被約束，在溫度激勵下會產(chǎn)生很大的回復(fù)力，可用于驅(qū)動物體運動，將形狀記憶材料應(yīng)用于微動平臺的粗動驅(qū)動器設(shè)計，可簡化驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低控制過程的復(fù)雜性，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易于控制、定位精度高的特點，在工程中具有更廣泛的應(yīng)用前景。


圖I是基于形狀記憶材料粗動驅(qū)動器的精密微動平臺總體安裝結(jié)構(gòu)示意圖2是壓電驅(qū)動器微動平臺裝配結(jié)構(gòu)示意圖3是形狀記憶材料粗動驅(qū)動器粗動平臺裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中件號說明
I、底座、2、Y向粗動平臺底座、3、Y向粗動平臺、4、X向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器、 5、XY 二維微動平臺安裝螺栓、6、X向壓電微動驅(qū)動器、7、X向微動平臺、8、Y向粗動滑道、9、 Y向微動柔性鉸鏈機構(gòu)、10、載物臺安裝螺栓、11、Y向微動平臺、12、XY 二維微動平臺底座、 13、X向粗動滑道、14、X向粗動平臺底座安裝螺栓、15、Y向粗動平臺底座安裝螺栓、16、X向粗動平臺底座、17、X向粗動平臺、18、Y向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器、19、Y向壓電微動驅(qū)動器、20、X向微動柔性鉸鏈機構(gòu)、21、載物臺。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造實施方案進行詳細描述。一種基于形狀記憶材料粗動驅(qū)動器的精密微動平臺，載物臺21通過載物臺安裝螺栓10固裝在Y向微動平臺11上端面上，所述的Y向微動平臺11通過四個Y向微動柔性鉸鏈機構(gòu)9安裝在X向微動平臺7的內(nèi)部；Y向壓電微動驅(qū)動器19安裝在X向微動平臺7的驅(qū)動槽內(nèi)，且其兩端分別與Y向微動平臺11和X向微動平臺7接觸配合；Χ向微動平臺7通過四個X向微動柔性鉸鏈機構(gòu)20安裝在XY 二維微動平臺底座12內(nèi)部，X向壓電微動驅(qū)動器6安裝在XY 二維微動平臺底座12 的驅(qū)動槽內(nèi)，且其兩端分別與X向微動平臺7和XY 二維微動平臺底座12接觸配合；ΧΥ 二維微動平臺底座12通過XY 二維微動平臺安裝螺栓5固裝在X向粗動平臺17上端面上；Χ 向粗動平臺17與X向粗動平臺底座16通過X向粗動滑道13相配合；Χ向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器4的兩端部通過連接件分別安裝在X向粗動平臺17和X向粗動平臺底座16的槽內(nèi)，X向粗動平臺底座16通過X向粗動平臺底座安裝螺栓14固裝在Y向粗動平臺3上端面上，Y向粗動平臺3與Y向粗動平臺底座2通過Y向粗動滑道8相配合；Υ向形狀記憶材料粗驅(qū)動器18的兩端通過連接件分別安裝在Y向粗動平臺3和Y向粗動平臺底座2的槽內(nèi)；Υ向粗動平臺底座安裝螺栓15將Y向粗動平臺底座2固裝在底座I上端面上。
本發(fā)明創(chuàng)造實現(xiàn)微動平臺X向微動驅(qū)動的過程Χ向壓電微動驅(qū)動器6通電產(chǎn)生伸長運動，驅(qū)動Y向微動柔性鉸鏈機構(gòu)9發(fā)生彎曲變形，推動X向微動平臺7及安裝在其內(nèi)部的Y向微動平臺11產(chǎn)生X向微動，實現(xiàn)微動平臺X向微動。保持對X向壓電微動驅(qū)動器 6通電，X向微動平臺7相對XY 二維微動平臺底座12靜止不動。X向壓電微動驅(qū)動器6斷電回縮，Y向微動柔性鉸鏈機構(gòu)9由于彈性回復(fù)作用回彈到初始位置，帶動X向微動平臺7 及安裝在其內(nèi)部的Y向微動平臺11回到初始位置。
本發(fā)明創(chuàng)造實現(xiàn)微動平臺Y向微動驅(qū)動的過程Υ向壓電微動驅(qū)動器19通電產(chǎn)生伸長運動，驅(qū)動X向微動柔性鉸鏈機構(gòu)20發(fā)生彎曲變形，推動Y向微動平臺11產(chǎn)生Y向微動，實現(xiàn)微動平臺Y向微動。保持對Y向微動驅(qū)動器19通電，Y向微動平臺11相對XY 二維微動平臺底座12靜止不動。Y向壓電微動驅(qū)動器19斷電回縮，X向微動柔性鉸鏈機構(gòu)20 由于彈性回復(fù)作用回彈到初始位置，帶動Y向微動平臺11回到初始位置。
本發(fā)明創(chuàng)造實現(xiàn)微動平臺X向粗動驅(qū)動的過程對X向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器4彎曲部分內(nèi)置的形狀記憶合金絲網(wǎng)通電加熱，使彎曲部分的溫度達到形狀記憶聚合物復(fù)合材料轉(zhuǎn)變溫度，形狀記憶聚合物復(fù)合材料的形狀記憶效應(yīng)驅(qū)動X向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器4展開，驅(qū)動X向粗動平臺17沿著X向粗動平臺底座16上的X向粗動滑道13滑動， 實現(xiàn)了 X向粗動驅(qū)動。停止對X向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器4通電加熱，X向粗動平臺17 相對X向粗動平臺底座16靜止不動。對X向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器4內(nèi)置的形狀記憶合金絲網(wǎng)通電，使形狀記憶合金絲網(wǎng)的溫度達到轉(zhuǎn)變溫度，形狀記憶合金材料的形狀記憶效應(yīng)驅(qū)動展開的X向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器4回復(fù)到折疊狀態(tài)，帶動X向粗動平臺17沿著X向粗動平臺底座16上的X向粗動滑道13滑動，回到初始位置。
本發(fā)明創(chuàng)造實現(xiàn)微動平臺Y向粗動驅(qū)動的過程對Y向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器 18折疊部分內(nèi)置的形狀記憶合金絲通電加熱，使彎曲部分的溫度達到形狀記憶聚合物復(fù)合材料轉(zhuǎn)變溫度，形狀記憶聚合物復(fù)合材料的形狀記憶效應(yīng)驅(qū)動Y向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器18展開，驅(qū)動Y向粗動平臺3沿著Y向粗動平臺底座2上的Y向粗動滑道8滑動，實現(xiàn)了 Y向粗動驅(qū)動。停止對Y向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器18通電加熱，Y向粗動平臺3相對 Y向粗動平臺底座2靜止不動。對Y向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器18內(nèi)置的形狀記憶合金絲網(wǎng)通電，使形狀記憶合金絲網(wǎng)的溫度達到轉(zhuǎn)變溫度，形狀記憶合金材料的形狀記憶效應(yīng)驅(qū)動展開的Y向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器18回復(fù)到折疊狀態(tài)，帶動Y向粗動平臺3沿著Y向粗動平臺底座2上的Y向粗動滑道8滑動，回到初始位置。
權(quán)利要求
1.一種基于形狀記憶材料粗動驅(qū)動器的精密微動平臺，其特征在于載物臺(21)通過載物臺安裝螺栓(10)固裝在Y向微動平臺(11)上端面上，所述的Y向微動平臺(11)通過四個Y向微動柔性鉸鏈機構(gòu)(9)安裝在X向微動平臺(7)的內(nèi)部；Y向壓電微動驅(qū)動器(19)安裝在X向微動平臺(7)的驅(qū)動槽內(nèi)，且其兩端分別與Y向微動平臺(11)和X向微動平臺(7)接觸配合；Χ向微動平臺(7)通過四個X向微動柔性鉸鏈機構(gòu)(20)安裝在XY二維微動平臺底座(12)內(nèi)部，X向壓電微動驅(qū)動器(6)安裝在XY 二維微動平臺底座(12)的驅(qū)動槽內(nèi)，且其兩端分別與X向微動平臺(7)和XY 二維微動平臺底座(12)接觸配合；XY 二維微動平臺底座(12)通過XY 二維微動平臺安裝螺栓(5)固裝在X向粗動平臺(17)上端面上；X向粗動平臺(17)與X向粗動平臺底座(16)通過X向粗動滑道(13)相配合；Χ向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器⑷的兩端部通過連接件分別安裝在X向粗動平臺(17)和X向粗動平臺底座(16)的槽內(nèi)，X向粗動平臺底座(16)通過X向粗動平臺底座安裝螺栓(14)固裝在Y向粗動平臺⑶上端面上，Y向粗動平臺⑶與Y向粗動平臺底座⑵通過Y向粗動滑道(8)相配合；Υ向形狀記憶材料粗驅(qū)動器(18)的兩端通過連接件分別安裝在Y向粗動平臺(3)和Y向粗動平臺底座(2)的槽內(nèi)；Υ向粗動平臺底座安裝螺栓(15)將Y向粗動平臺底座(2)固裝在底座(I)上端面上。
全文摘要
基于形狀記憶材料粗動驅(qū)動器的精密微動平臺屬于微動平臺技術(shù)；在底座上從下至上依次安裝Y向粗動平臺底座、X向粗動平臺底座、X向粗動平臺、XY二維微動平臺底座、Y向微動平臺和載物臺，所述的Y向微動平臺通過Y向微動柔性鉸鏈機構(gòu)安裝在X向微動平臺內(nèi)，X向微動平臺通過X向微動柔性鉸鏈機構(gòu)安裝在XY二維微動平臺底座內(nèi)；由X向和Y向壓電微動驅(qū)動器驅(qū)動；X向粗動平臺與X向粗動平臺底座通過X向粗動滑道相配合，由X向和Y向形狀記憶材料粗動驅(qū)動器驅(qū)動；本平臺結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于控制，定位精度高，應(yīng)用前景廣泛。
文檔編號B23Q1/34GK102922309SQ20121039035
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者于月民, 張斌, 丁元柱 申請人:黑龍江科技學(xué)院