高精度压电粘滑旋转台及其驱动方法
专利汇可以提供高精度压电粘滑旋转台及其驱动方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种高 精度 压电粘滑旋转台，以解决当前粘滑式压电旋转平台 输出推 力 小、 定位 精度低、运动速度慢、摩擦损耗大以及环境适应性差等技术问题。本 发明 包括壳体、限位装置Ⅰ、 轴承 、 齿轮 、旋转台、封装板、 齿条 、限位装置Ⅱ、 定子 、 挡板 和封装壳。通过齿轮与齿条 啮合 传动，提升了旋转平台的推力和速度；通过齿轮的旋转带动旋转台运动，相比于 直接驱动 微动旋转平台，减少了驱动元件与旋 转轴 之间由于快速摩擦产生的损耗；在不同工况下，平台可随时实现对驱动元件 正压 力大小的调节，有效的提升了旋转台的输出精度及环境适应性。本发明在精密光学仪器、 生物 微操作和微纳精密驱动与定位技术领域具有很好的应用前景。，下面是高精度压电粘滑旋转台及其驱动方法专利的具体信息内容。
1.一种高精度压电粘滑旋转台，其特征在于：为一种双堆叠双驱动足定子组件实现方
式的高精度压电粘滑旋转台；该高精度压电粘滑旋转台包括壳体（1）、限位装置Ⅰ（2）、轴承（3）、齿轮（4）、旋转台（5）、封装板（6）、齿条（7）、限位装置Ⅱ（8）、定子（9）、挡板（10）和封装壳（11）；限位装置Ⅰ（2）通过限位装置安装凸台Ⅰ（1-2）固定在壳体（1）内，轴承（3）通过轴承安装面（1-3）安装在壳体（1）内，齿轮（4）通过齿轮安装凹槽（1-4）安装在壳体（1）内，齿轮（4）通过键槽（4-2）与旋转轴（5-4）固定连接，旋转台（5）通过旋转轴（5-4）插入轴承（3）内侧，封装板（6）通过螺纹连接固定在壳体（1）上，齿条（7）通过限位槽Ⅰ（2-2）和限位槽Ⅱ（8-
4）安装在限位装置Ⅰ（2）和限位装置Ⅱ（8）内与齿轮（4）相啮合，限位装置Ⅱ（8）通过限位装置安装凸台Ⅱ（1-5）安装在壳体（1）内，定子（9）通过定子固定螺栓（9-5）安装在壳体（1）内与齿条（7）紧密接触，挡板（10）通过挡板安装螺纹孔（1-10）固定在壳体（1）上，封装壳（11）通过封装壳螺纹孔（1-12）安装在壳体（1）上。
2.根据权利要求1所述的一种高精度压电粘滑旋转台，其特征在于：所述壳体（1）包括
限位装置螺纹孔Ⅰ（1-1）、限位装置安装凸台Ⅰ（1-2）、轴承安装面（1-3）、齿轮安装凹槽（1-
4）、限位装置安装凸台Ⅱ（1-5）、限位装置螺纹孔Ⅱ（1-6）、封装板螺纹孔（1-7）、封装板安装面（1-8）、定子螺纹孔（1-9）、挡板安装螺纹孔（1-10）、内置通线孔（1-11）和封装壳螺纹孔（1-12）；限位装置螺纹孔Ⅰ（1-1）和限位装置安装凸台Ⅰ（1-2）用于安装限位装置Ⅰ（2），轴承安装面（1-3）与轴承（3）接触、齿轮安装凹槽（1-4）用于安装齿轮（4），限位装置安装凸台Ⅱ（1-5）和限位装置螺纹孔Ⅱ（1-6）用于安装限位装置Ⅱ（8），封装板螺纹孔（1-7）可将封装板（6）固定安装在封装板安装面（1-8）上，定子螺纹孔（1-9）用于安装定子（9），挡板安装螺纹孔（1-10）可将挡板（10）固定安装在壳体（1）上，封装壳螺纹孔（1-12）用于安装封装壳（11）。
3.根据权利要求1所述的一种高精度压电粘滑旋转台，其特征在于：所述限位装置Ⅰ（2）
设置有限位装置安装孔Ⅰ（2-1）、限位槽Ⅰ（2-2）和限位基座Ⅰ（2-3）；限位装置安装孔Ⅰ（2-1）用于将限位装置Ⅰ（2）固定安装在限位装置安装凸台Ⅰ（1-2）上，限位槽Ⅰ（2-2）与限位基座Ⅰ（2-3）用于放置齿条（7）；所述轴承（3）包括轴承内表面（3-1）和轴承外表面（3-2）；轴承内表面（3-1）与旋转轴（5-4）接触，轴承外表面（3-2）与壳体（1）接触；所述齿轮（4）包括齿轮内表面（4-1）、键槽（4-2）和齿轮直齿（4-3）；齿轮内表面（4-1）与旋转轴（5-4）接触，键槽（4-2）通过与键（5-3）连接旋转轴（5-4），齿轮直齿（4-3）与齿条直齿（7-3）进行配合；所述旋转台（5）包括刻度线（5-1）、外围装置安装螺纹孔（5-2）、键（5-3）和旋转轴（5-4），外围装置安装螺纹孔（5-2）用于安装外围装置，键（5-3）用于将旋转轴（5-4）与齿轮（4）安装固定，旋转轴（5-4）与轴承内表面（3-1）和齿轮内表面（4-1）接触。
4.根据权利要求1所述的一种高精度压电粘滑旋转台，其特征在于：所述封装板（6）设
置有封装板安装孔（6-1），螺钉通过封装板安装孔（6-1）将封装板固定安装在壳体（1）上；所述齿条（7）包括限位块Ⅰ（7-1）、限位板（7-2）、齿条直齿（7-3）和摩擦接触面（7-4），其中限位板（7-2）放置在限位槽Ⅰ（2-2）和限位槽Ⅱ（8-4）内，齿条直齿（7-3）与齿轮直齿（4-3）配合连接齿轮（4）和齿条（7），摩擦接触面（7-4）与驱动足（9-4-1）接触；所述限位装置Ⅱ（8）设置有限位基座Ⅱ（8-1）、限位块Ⅱ（8-2）、限位装置安装孔Ⅱ（8-3）和限位槽Ⅱ（8-4）；螺栓通过限位装置安装孔Ⅱ（8-3）用于将限位装置Ⅱ（8）固定在限位装置安装凸台Ⅱ（1-5）上，限位块Ⅱ（8-2）与限位块Ⅰ（7-1）配合，限位槽Ⅱ（8-4）和限位基座Ⅱ（8-1）用于放置齿条（7）。
5.根据权利要求1所述的一种高精度压电粘滑旋转台，其特征在于：所述定子（9）包括
预紧螺钉（9-1）、垫片（9-2）、压电叠堆（9-3）、柔性铰链机构（9-4）和定子固定螺栓（9-5）；所述压电叠堆（9-3）通过垫片（9-2）和预紧螺钉（9-1）固定在柔性铰链机构（9-4）内，所述定子固定螺栓（9-5）通过定子安装孔（9-4-4）将定子（9）固定安装在壳体（1）上。
6.根据权利要求5所述的一种高精度压电粘滑旋转台，其特征在于：所述定子（9）的柔
性铰链机构（9-4）设置有端部横梁（9-4-3）、定子安装孔（9-4-4）、预紧螺钉安装孔（9-4-6）、直圆型铰链Ⅰ（9-4-9）、直圆型铰链Ⅱ（9-4-13）、直圆型铰链Ⅲ （9-4-14）、直圆型铰链Ⅳ（9-
4-15）、直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）、直圆型铰链Ⅵ（9-4-17）、双驱动足（9-4-70）、直圆型凹槽（9-4-71）、刚性直梁Ⅸ（9-4-72）、刚性横梁Ⅲ（9-4-73）和刚性直梁Ⅹ（9-4-74）；所述端部横梁（9-4-3）用于传递压电叠堆（9-3）的作用力，所述定子安装孔（9-4-4）用于固定柔性铰链机构（9-4）；所述预紧螺钉安装孔（9-4-6）与预紧螺钉（9-1）进行螺纹连接预紧压电叠堆（9-
3）；所述直圆型铰链Ⅰ（9-4-9）和直圆型铰链Ⅳ（9-4-15）通过刚性横梁Ⅲ （9-4-73）刚性连接，所述直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ（9-4-17）通过刚性直梁Ⅸ （9-4-72）刚性连接，所述直圆型铰链Ⅱ（9-4-13）和直圆型铰链Ⅲ（9-4-14）通过刚性直梁Ⅹ（9-4-74）进行刚性连接，所述直圆型铰链Ⅰ（9-4-9）、直圆型铰链Ⅳ（9-4-15）、刚性横梁Ⅲ （9-4-73）、直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）、刚性直梁Ⅸ（9-4-72）和直圆型铰链Ⅵ（9-4-17）组成的框型结构可以实现齿条（7）沿限位槽Ⅰ（2-2）和限位槽Ⅱ（8-4）向右运动，所述直圆型铰链Ⅰ（9-4-9）、直圆型铰链Ⅳ（9-4-15）、刚性横梁Ⅲ （9-4-73）、直圆型铰链Ⅱ（9-4-13）、直圆型铰链Ⅲ （9-4-14）和刚性直梁Ⅹ （9-4-74）组成的框型结构可以实现齿条（7）沿限位槽Ⅰ（2-2）和限位槽Ⅱ（8-
4）向左运动；所述双驱动足（9-4-70）位于端部横梁（9-4-3）中心轴线位置，双驱动足（9-4-
70）端部涂有摩擦类材料；所述挡板（10）设置有挡板安装孔（10-1）；挡板安装孔（10-1）用于将挡板（10）安装在壳体（1）上；所述封装壳（11）设置有封装壳安装孔（11-1）、外接通线孔（11-2）和导线放置腔（11-3），螺栓通过封装壳安装孔（11-1）和封装壳螺纹孔（1-12）将封装壳（11）安装在壳体（1）上；
或为一种菱形定子组件实现方式的高精度压电粘滑旋转台，所述定子（9）的柔性铰链
机构（9-4）采用5052铝合金、6061铝合金或7075铝合金材料，柔性铰链机构（9-4）采用菱形结构铰链；所述柔性铰链机构（9-4）设置有驱动足（9-4-1）、端部横梁（9-4-3）、定子安装孔（9-4-4）、预紧螺钉安装孔（9-4-6）、刚性折梁Ⅰ（9-4-20）、刚性折梁Ⅱ（9-4-21）、刚性折梁Ⅲ（9-4-22）、刚性折梁Ⅳ （9-4-23）、直圆型铰链Ⅷ（9-4-24）、直圆型铰链Ⅶ（9-4-25）、直圆型铰链Ⅹ（9-4-26）和直圆型铰链Ⅸ（9-4-27）；所述柔性铰链机构（9-4）通过定子安装孔（9-4-
4）固定在定子螺纹孔（1-9）上，所述驱动足（9-4-1）位于端部横梁（9-4-3）的中间位置，驱动足（9-4-1）与齿条（7）的摩擦接触面（7-4）滑动接触，驱动足（9-4-1）的表面涂有耐摩擦材料，所述刚性折梁Ⅰ（9-4-20）与刚性折梁Ⅱ（9-4-21）通过直圆型铰链Ⅶ（9-4-25）刚性连接，所述刚性折梁Ⅲ（9-4-22）与刚性折梁Ⅳ（9-4-23）通过直圆型铰链Ⅸ（9-4-27）刚性连接，所述直圆型铰链Ⅷ（9-4-24）和直圆型铰链Ⅶ （9-4-25）通过刚性折梁Ⅰ（9-4-20）刚性连接，所述直圆型铰链Ⅹ（9-4-26）和直圆型铰链Ⅸ（9-4-27）通过刚性折梁Ⅲ（9-4-22）刚性连接；所述直圆型铰链Ⅷ（9-4-24）、直圆型铰链Ⅶ（9-4-25）和直圆型铰链Ⅸ（9-4-27）具有相同的圆角半径值R3，直圆型铰链Ⅹ（9-4-26）具有圆角半径值R4，R4与R3的比值为2 5，调整圆角半~
径R4与R3的比值，可改变柔性铰链机构（9-4）的轴向刚度分布；
或为一种斜梯型定子组件实现方式的高精度压电粘滑旋转台，所述定子（9）的柔性铰
链机构（9-4）采用斜梯式框型结构的柔性铰链，所述柔性铰链机构（9-4）采用5052铝合金、
6061铝合金、7075铝合金、Ti-35A钛合金或Ti-13钛合金材料；所述柔性铰链机构（9-4）设置有定子安装孔（9-4-4），通过定子固定螺栓（9-5）将柔性铰链机构（9-4）与壳体（1）的定子螺纹孔（1-9）固定；所述柔性铰链机构（9-4）设置有刚性直梁Ⅴ （9-4-50）和刚性直梁Ⅵ （9-
4-51），所述柔性铰链机构（9-4）设置有直圆型铰链Ⅱ （9-4-13）、直圆型铰链Ⅲ（9-4-14）、直圆型铰链Ⅴ （9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ （9-4-17），所述直圆型铰链Ⅱ（9-4-13）和直圆型铰链Ⅲ （9-4-14）通过刚性直梁Ⅵ （9-4-51）刚性连接，所述直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ （9-4-17）通过刚性直梁Ⅴ （9-4-50）刚性连接；所述刚性直梁Ⅴ （9-4-50）和刚性直梁Ⅵ （9-4-51）之间的距离为H，所述直圆型铰链Ⅱ（9-4-13）、直圆型铰链Ⅲ（9-4-14）、直圆型铰链Ⅴ （9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ （9-4-17）具有相同的圆角半径值R8，其中R8/H的取值范围0.017 0.09，可以保证柔性铰链机构（9-4）具有位移放大能力以及压电叠堆（9-3）~
具有一定的安装空间；所述柔性铰链机构（9-4）设置有斜梯型梁（9-4-21），所述斜梯型梁（9-4-21）的长度为K，其中K/H取值范围为1.5 4，所述斜梯型梁（9-4-21）与水平方向的夹角~
为α，其中α取值范围为10°80°；定子（9）通过柔性铰链机构（9-4）进行位移放大，所述斜梯~
型梁（9-4-21）沿轴向刚度分布不均而产生侧向位移；所述驱动足（9-4-1）端面相应涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料，所述驱动足（9-4-1）驱动齿条（7）运动；
或为一种非对称结构定子组件实现方式的高精度压电粘滑旋转台，所述定子（9）的柔
性铰链机构（9-4）采用5052铝合金、6061铝合金或7075铝合金材料，柔性铰链机构（9-4）采用非对称框型结构铰链，所述柔性铰链机构（9-4）设置有定子安装孔（9-4-4），通过定子安装孔（9-4-4）可将柔性铰链机构（9-4）固定在壳体（1）上，所述柔性铰链机构（9-4）设置有直圆型铰链Ⅰ（9-4-9）、直圆型铰链Ⅳ（9-4-15）、直圆型铰链Ⅴ （9-4-16）、直圆型铰链Ⅵ（9-4-
17）、刚性直梁Ⅰ（9-4-30）和刚性直梁Ⅱ（9-4-31），所述直圆型铰链Ⅰ（9-4-9）和直圆型铰链Ⅳ（9-4-15）通过刚性直梁Ⅱ（9-4-31）刚性连接，所述直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ（9-4-17）通过刚性直梁Ⅰ（9-4-30）刚性连接；所述直圆型铰链Ⅰ（9-4-9）和直圆型铰链Ⅳ（9-4-15）具有相同的圆角半径值R5，直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ （9-4-17）具有相同的圆角半径值R6，通过调整圆角半径R6与R5的比值，可改变定子（9）的轴向刚度分布，其中R6和R5的比值范围为0.1 1；所述柔性铰链机构（9-4）采用非对称框型结构，使其沿~
轴向刚度分布不均而产生侧向位移；所述柔性铰链机构（9-4）设置有驱动足（9-4-1）和端部横梁（9-4-3），驱动足（9-4-1）位于端部横梁（9-4-3）的中间处，所述驱动足（9-4-1）的厚度为N，齿条（7）的厚度为M，其中M=（N+1）mm，提高了接触面间的传动效率；所述驱动足（9-4-1）端面相应涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料；
或为一种双堆叠拱形定子组件实现方式的高精度压电粘滑旋转台，所述定子（9）的柔
性铰链机构（9-4）设置有驱动足（9-4-1）、横梁（9-4-2）、定子安装孔（9-4-4）、预紧螺钉安装孔（9-4-6）、椭圆型铰链Ⅱ （9-4-5）、椭圆型铰链Ⅰ （9-4-9）、刚性横梁Ⅱ（9-4-10）、刚性曲梁Ⅰ（9-4-60）、刚性曲梁Ⅱ（9-4-61）、刚性曲梁Ⅲ（9-4-62）和刚性曲梁Ⅳ （9-4-63）；所述驱动足（9-4-1）位于横梁（9-4-2）的中间位置，所述驱动足（9-4-1）端部涂有摩擦材料，驱动足（9-4-1）与摩擦接触面（7-4）线接触，用于驱动齿条（7）；所述定子安装孔（9-4-4）用于固定柔性铰链机构（9-4），所述预紧螺钉安装孔（9-4-6）通过与预紧螺钉（9-1）螺纹连接固定压电叠堆（9-3）；所述刚性横梁Ⅱ （9-4-10）位于柔性铰链机构（9-4）的中心位置，所述刚性曲梁Ⅰ （9-4-60）和刚性曲梁Ⅱ（9-4-61）通过椭圆型铰链Ⅰ （9-4-9）刚性连接，所述刚性曲梁Ⅲ（9-4-62）和刚性曲梁Ⅳ （9-4-63）通过椭圆型铰链Ⅱ（9-4-5）刚性连接，所述刚性曲梁Ⅰ（9-4-60）、刚性曲梁Ⅱ （9-4-61）、椭圆型铰链Ⅰ （9-4-9）和刚性横梁Ⅱ （9-4-10）组成的框型结构可以实现齿条（7）沿限位槽Ⅰ（2-2）和限位槽Ⅱ（8-4）向右运动，所述刚性横梁Ⅱ（9-
4-10）、椭圆型铰链Ⅱ （9-4-5）、刚性曲梁Ⅲ （9-4-62）和刚性曲梁Ⅳ （9-4-63）组成的框型结构可以实现齿条（7）沿限位槽Ⅰ（2-2）和限位槽Ⅱ（8-4）向左运动；
或为一种斜槽式定子组件实现方式的高精度压电粘滑旋转台，所述定子（9）的柔性铰
链机构（9-4）采用5052铝合金、6061铝合金、7075铝合金、Ti-35A钛合金或Ti-13钛合金材料，柔性铰链机构（9-4）采用斜槽式框形结构铰链；所述柔性铰链机构（9-4）设置有定子安装孔（9-4-4），通过定子固定螺栓（9-5）将柔性铰链机构（9-4）与壳体（1）的定子螺纹孔（1-
9）固定；所述柔性铰链机构（9-4）设置有刚性直梁Ⅺ（9-4-42）和刚性直梁Ⅻ （9-4-43），所述柔性铰链机构（9-4）设置有直圆型铰链Ⅱ （9-4-13）、直圆型铰链Ⅲ （9-4-14）、直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ（9-4-17），所述直圆型铰链Ⅱ（9-4-13）和直圆型铰链Ⅲ（9-
4-14）通过刚性直梁Ⅻ （9-4-43）刚性连接，所述直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ（9-4-17）通过刚性直梁Ⅺ （9-4-42）刚性连接，所述刚性直梁Ⅺ （9-4-42）和刚性直梁Ⅻ（9-4-43）之间的距离为L，刚性直梁Ⅺ （9-4-42）和刚性直梁Ⅻ （9-4-43）的宽度为L1，厚度为B，其中L1/L取值范围为1/6 1/2，B/L取值范围为0.5 1可以保证柔性铰链机构（9-4）具有~ ~
位移放大的能力；所述直圆型铰链Ⅱ（9-4-13）、直圆型铰链Ⅲ（9-4-14）、直圆型铰链Ⅴ（9-
4-16）和直圆型铰链Ⅵ （9-4-17）具有相同的圆角半径值R1，其中R1/L取值范围为1/60 1/~
12；所述柔性铰链机构（9-4）设置有斜槽（9-4-40），所述斜槽（9-4-40）的个数为X，高度为L2，宽度为C，与竖直方向的夹角为α，其中X≥1，L2/C取值范围为1 8，C/L取值范围为0.01~ ~
0.1，夹角α的取值范围为10°80°；所述柔性铰链机构（9-4）设置有驱动足（9-4-1）和加厚横~
梁（9-4-41），所述驱动足（9-4-1）位于加厚横梁（9-4-41）的中间位置处，锯齿波电信号激励压电叠堆（9-3）产生输出力，通过斜槽（9-4-40）传递到驱动足（9-4-1）上，所述斜槽（9-4-
40）与驱动足（9-4-1）沿轴向刚度分布不均而产生侧向位移；所述驱动足（9-4-1）端面相应涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料，所述驱动足（9-4-1）的厚度为N，齿条（7）的厚度为M，其中N≤M可以保证有效接触面积，提高传动效率；
或为一种双堆叠单驱动足定子组件实现方式的高精度压电粘滑旋转台，所述定子（9）
的柔性铰链机构（9-4）设置有驱动足（9-4-1）、横梁（9-4-2）、定子安装孔（9-4-4）、预紧螺钉安装孔（9-4-6）、刚性直梁（9-4-8）、直圆型铰链Ⅰ（9-4-9）、刚性横梁（9-4-10）、直圆型铰链Ⅱ（9-4-13）、直圆型铰链Ⅲ（9-4-14）、直圆型铰链Ⅳ（9-4-15）、直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ（9-4-17）；所述驱动足（9-4-1）位于横梁（9-4-2）的中间位置，驱动足（9-4-1）与齿条（7）的摩擦接触面（7-4）滑动接触，所述定子安装孔（9-4-4）通过与定子固定螺栓（9-5）进行螺纹连接将定子（9）固定在壳体（1）的定子螺纹孔（1-9）上，所述预紧螺钉安装孔（9-4-
6）与预紧螺钉（9-1）螺纹连接将压电叠堆（9-3）预紧，所述直圆型铰链Ⅰ（9-4-9）和直圆型铰链Ⅳ（9-4-15）通过刚性横梁（9-4-10）刚性连接，所述直圆型铰链Ⅱ（9-4-13）和直圆型铰链Ⅲ（9-4-14）通过刚性直梁（9-4-8）刚性连接，所述直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ（9-4-17）通过刚性直梁（9-4-8）刚性连接；所述直圆型铰链Ⅱ（9-4-13）、直圆型铰链Ⅲ（9-
4-14）、直圆型铰链Ⅴ（9-4-16）和直圆型铰链Ⅵ（9-4-17）具有相同的圆角半径为R1，所述直圆型铰链Ⅰ（9-4-9）和直圆型铰链Ⅳ（9-4-15）具有相同的圆角半径为R2，R1和R2的比值为D，D的取值范围为1.5 4.5。
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7.根据权利要求1所述的一种高精度压电粘滑旋转台，其特征在于所述齿条（7）的长度
为a，所述限位装置Ⅰ（2）与限位装置Ⅱ（8）的宽度为b，限位装置Ⅰ（2）与限位装置Ⅱ（8）之间的距离为c，其中a>b+c。
8.一种高精度压电粘滑旋转台的驱动方法，该驱动方法是基于权利要求1所述的高精
度压电粘滑旋转台实现；所述驱动方法中采用的复合激励电信号实现，复合激励电信号包
括摩擦调控波和驱动波，通过将摩擦调控波复合叠加于驱动波的快速通电阶段，激发定子
在快速变形阶段处于微副高频共振状态，基于超声减摩效应降低快速变形阶段定子与齿条
间的摩擦阻力；所述驱动波为锯齿波，所述摩擦调控波为正弦波；其中锯齿波的周期为T1，激励电压幅值为V1，对称性为S，正弦波周期为T2，激励电压幅值为V2，锯齿波与正弦波的周期比为T1/T2=100 20000，激励电压幅值比为V1/V2=2 6。
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高精度压电粘滑旋转台及其驱动方法
技术领域
背景技术
发明内容
80°。定子通过柔性铰链机构进行位移放大，所述斜梯型梁沿轴向刚度分布不均而产生侧~
向位移。所述驱动足端面相应涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料，所述驱动足驱动齿条运动。
移。所述柔性铰链机构设置有驱动足和端部横梁，驱动足位于端部横梁的中间处，所述驱动足的厚度为N，齿条的厚度为M，其中N＜M可以保证有效接触面积，提高传动效率，其中M=（N+
1）mm。所述驱动足端面相应涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料。
圆型铰链Ⅴ和直圆型铰链Ⅵ具有相同的圆角半径值R1，其中R1/L取值范围为1/60 1/12。所~
述柔性铰链机构设置有斜槽，所述斜槽的个数为X，高度为L2，宽度为C，与竖直方向的夹角为α，其中X≥1，L2/C取值范围为1 8，C/L取值范围为0.01 0.1，夹角α的取值范围为10°~ ~ ~
80°。所述柔性铰链机构设置有驱动足和加厚横梁，所述驱动足位于加厚横梁的中间位置处，锯齿波电信号激励压电叠堆产生输出力，通过斜槽传递到驱动足上，所述斜槽与驱动足沿轴向刚度分布不均而产生侧向位移。所述驱动足端面相应涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料，所述驱动足的厚度为N，齿条的厚度为M，其中N≤M可以保证有效接触面积，提高传动效率，其中M=（N+1）mm。
具体实施方式
1-6用于将限位装置Ⅱ8安装在限位装置安装凸台Ⅱ1-5上，所述封装板螺纹孔1-7可将封装板6固定安装在封装板安装面1-8上，所述定子螺纹孔1-9用于安装定子9，所述挡板安装螺纹孔1-10可将挡板10固定安装在壳体1上，所述内置通线孔1-11可将导线通入壳体1内部，所述封装壳螺纹孔1-12用于安装封装壳11，封装壳11可以放置一段长度的导线。
1内，轴承3与旋转轴5-4的配合使旋转轴5-4更有效的旋转。
9-4-15、直圆型铰链Ⅴ 9-4-16、直圆型铰链Ⅵ 9-4-17、双驱动足9-4-70、直圆型凹槽9-4-
71、刚性直梁Ⅸ 9-4-72、刚性横梁Ⅲ 9-4-73和刚性直梁Ⅹ 9-4-74。所述端部横梁9-4-3用于传递压电叠堆9-3的作用力，所述定子安装孔9-4-4用于固定柔性铰链机构9-4。所述预紧螺钉安装孔9-4-6与预紧螺钉9-1进行螺纹连接预紧压电叠堆9-3。所述直圆型铰链Ⅰ9-4-9和直圆型铰链Ⅳ 9-4-15通过刚性横梁Ⅲ 9-4-73刚性连接，所述直圆型铰链Ⅴ 9-4-16和直圆型铰链Ⅵ 9-4-17通过刚性直梁Ⅸ 9-4-72刚性连接，所述直圆型铰链Ⅱ 9-4-13和直圆型铰链Ⅲ 9-4-14通过刚性直梁Ⅹ 9-4-74进行刚性连接。所述直圆型铰链Ⅰ 9-4-9、直圆型铰链Ⅳ 9-4-15、刚性横梁Ⅲ 9-4-73、刚性直梁Ⅸ 9-4-72和直圆型铰链Ⅵ 9-4-17组成的框型结构可以实现齿条7沿限位槽Ⅰ2-2和限位槽Ⅱ8-4向右运动，所述直圆型铰链Ⅰ 9-4-
9、直圆型铰链Ⅳ 9-4-15、刚性横梁Ⅲ 9-4-73、直圆型铰链Ⅱ 9-4-13、直圆型铰链Ⅲ 9-4-
14和刚性直梁Ⅹ 9-4-74组成的框型结构可以实现齿条7沿限位槽Ⅰ2-2和限位槽Ⅱ8-4向左运动。所述双驱动足9-4-70位于端部横梁9-4-3中心轴线位置，双驱动足9-4-70端部涂有摩擦类材料。
的比值，可改变柔性铰链机构9-4的轴向刚度分布。本实施方式中R4与R3比值的取值为3。R3与R4的值不同，引起柔性铰链机构9-4的轴向刚度分布不均匀，在压电叠堆9-3产生轴向振动位移时，柔性铰链机构9-4的轴线会发生偏转产生侧向位移。
7075铝合金、Ti-35A钛合金或Ti-13钛合金材料。所述柔性铰链机构9-4设置有定子安装孔
9-4-4，通过定子固定螺栓9-5将柔性铰链机构9-4与壳体1的定子螺纹孔1-9固定。所述柔性铰链机构9-4设置有刚性直梁Ⅴ 9-4-50和刚性直梁Ⅵ 9-4-51，所述柔性铰链机构9-4设置有直圆型铰链Ⅱ 9-4-13、直圆型铰链Ⅲ 9-4-14、直圆型铰链Ⅴ 9-4-16和直圆型铰链Ⅵ
9-4-17，所述直圆型铰链Ⅱ 9-4-13和直圆型铰链Ⅲ 9-4-14通过刚性直梁Ⅵ 9-4-51刚性连接，所述直圆型铰链Ⅴ 9-4-16和直圆型铰链Ⅵ 9-4-17通过刚性直梁Ⅴ 9-4-50刚性连接。所述刚性直梁Ⅴ 9-4-50和刚性直梁Ⅵ 9-4-51之间的距离为H，所述直圆型铰链Ⅱ 9-
4-13、直圆型铰链Ⅲ 9-4-14、直圆型铰链Ⅴ 9-4-16和直圆型铰链Ⅵ 9-4-17具有相同的圆角半径值R8，其中R8/H的取值范围0.017 0.09，可以保证柔性铰链机构9-4具有位移放大能~
力以及压电叠堆9-3具有一定的安装空间，本实施方式中R8=1mm，H=12mm。所述柔性铰链机构9-4设置有斜梯型梁9-4-21，所述斜梯型梁9-4-21的长度为K，其中K/H取值范围为1.5 4，~
所述斜梯型梁9-4-21与水平方向的夹角为α，其中α取值范围为10°80°，本实施方式中的夹~
角α为30°。定子9通过柔性铰链机构9-4进行位移放大，所述斜梯型梁9-4-21沿轴向刚度分布不均而产生侧向位移，增大缓慢变形驱动阶段时摩擦驱动力，减小快速变形驱动阶段时摩擦阻力，可实现对摩擦力的综合调控。所述驱动足9-4-1端面相应涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料，所述驱动足9-4-1驱动齿条7运动。
9-4-10、椭圆型铰链Ⅱ 9-4-5、刚性曲梁Ⅲ 9-4-62和刚性曲梁Ⅳ 9-4-63组成的框型结构可以实现齿条7沿限位槽Ⅰ2-2和限位槽Ⅱ8-4向左运动。
4设置有刚性直梁Ⅺ9-4-42和刚性直梁Ⅻ 9-4-43，所述柔性铰链机构9-4设置有直圆型铰链Ⅱ 9-4-13、直圆型铰链Ⅲ 9-4-14、直圆型铰链Ⅴ 9-4-16和直圆型铰链Ⅵ 9-4-17，所述直圆型铰链Ⅱ 9-4-13和直圆型铰链Ⅲ 9-4-14通过刚性直梁Ⅻ 9-4-43刚性连接，所述直圆型铰链Ⅴ 9-4-16和直圆型铰链Ⅵ 9-4-17通过刚性直梁Ⅺ 9-4-42刚性连接，所述刚性直梁Ⅺ 9-4-42和刚性直梁Ⅻ 9-4-43之间的距离为L，刚性直梁Ⅺ 9-4-42和刚性直梁Ⅻ
9-4-43的宽度为L1，厚度为B，其中L1/L取值范围为1/6 1/2，B/L取值范围为0.5 1可以保证~ ~
柔性铰链机构9-4具有位移放大的能力，本实施方式中L=13mm，L1=2.5mm，B=7mm。所述直圆型铰链Ⅱ 9-4-13、直圆型铰链Ⅲ 9-4-14、直圆型铰链Ⅴ 9-4-16和直圆型铰链Ⅵ 9-4-17具有相同的圆角半径值R1，其中R1/L取值范围为1/60 1/12。所述柔性铰链机构9-4设置有~
斜槽9-4-40，所述斜槽9-4-40的个数为X，高度为L2，宽度为C，与竖直方向的夹角为α，其中X≥1，L2/C取值范围为1 8，C/L取值范围为0.01 0.1，夹角α的取值范围为10°80°，本实施方~ ~ ~
式中的夹角α为15°，斜槽9-4-40的个数X为5。所述柔性铰链机构9-4设置有驱动足9-4-1和加厚横梁9-4-41，所述驱动足9-4-1位于加厚横梁9-4-41的中间位置处，锯齿波电信号激励压电叠堆9-3产生输出力，通过斜槽9-4-40传递到驱动足9-4-1上，所述斜槽9-4-40与驱动足9-4-1沿轴向刚度分布不均而产生侧向位移。增大缓慢变形驱动阶段时摩擦驱动力，减小快速变形驱动阶段时摩擦阻力，可实现对摩擦力的综合调控。所述驱动足9-4-1端面相应涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料，所述驱动足9-4-1的厚度为N，齿条7的厚度为M，其中N≤M可以保证有效接触面积，提高传动效率，其中M=（N+1）mm，本实施方式中M=8mm，N=7mm。
9-4-6、刚性直梁9-4-8、直圆型铰链Ⅰ9-4-9、刚性横梁9-4-10、直圆型铰链Ⅱ9-4-13、直圆型铰链Ⅲ9-4-14、直圆型铰链Ⅳ9-4-15、直圆型铰链Ⅴ9-4-16和直圆型铰链Ⅵ9-4-17；所述驱动足9-4-1位于横梁9-4-2的中间位置，驱动足9-4-1与齿条7的摩擦接触面7-4滑动接触，所述定子安装孔9-4-4通过与定子固定螺栓9-5进行螺纹连接将定子9固定在壳体1的定子螺纹孔1-9上，所述预紧螺钉安装孔9-4-6与预紧螺钉9-1螺纹连接将压电叠堆9-3预紧，所述直圆型铰链Ⅰ9-4-9和直圆型铰链Ⅳ9-4-15通过刚性横梁9-4-10刚性连接，所述直圆型铰链Ⅱ9-4-13和直圆型铰链Ⅲ9-4-14通过刚性直梁9-4-8刚性连接，所述直圆型铰链Ⅴ9-4-16和直圆型铰链Ⅵ9-4-17通过刚性直梁9-4-8刚性连接；所述直圆型铰链Ⅱ9-4-13、直圆型铰链Ⅲ9-4-14、直圆型铰链Ⅴ9-4-16和直圆型铰链Ⅵ9-4-17具有相同的圆角半径为R1，所述直圆型铰链Ⅰ9-4-9和直圆型铰链Ⅳ9-4-15具有相同的圆角半径为R2，R1和R2的比值为D，D的取值范围为1.5 4.5。
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