专利名称：超声波高精度直线工作台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高精度直线位移机构，尤其是通过超声波驱动压电陶瓷实现高精度位移的直线工作台。
背景技术：
传统的直线位移机构大部分都是电机驱动，通过丝杠螺母从旋转运动变换成直线运动或用直线电机，难以同时具有大行程、高精度的特点
发明内容
本发明的目的是提供一种具有大行程，高精度的超声波高精度直线工作台。本发明的技术方案是一种超声波高精度直线工作台，包括导轨，工作台，陶瓷耐磨涂层，底座，地脚，振子底座，预紧弹簧，预紧螺栓，预紧机构，微动滑台和振子。底座的下面安有数个地脚，底座上面安装了导轨，在导轨上面有工作台，工作台上面安装了直线微动滑台，在工作台的下面安有一层陶瓷耐磨涂层。振子底座通过底座固定螺母安装在底座上，振子安放在振子底座上，振子的一侧通过足子与工作台接触，振子的另一侧与预紧弹簧接触，预紧弹簧7套装在预紧螺栓上，预紧螺栓通过自锁螺母安装在预紧机构上，预紧机构底座通过固定螺母安装在底座上。所说的振子包括外环套、足子、纵振压电陶瓷、弯振压电陶瓷、振子主轴、螺钉、螺栓、弹簧垫和圆环隔套，振子主轴的中央有一突起，在该突起的两侧依次装有纵振压电陶瓷、圆环隔套、弯振压电陶瓷和外环套，在外环套的外端通过螺钉安有足子，在振子主轴的 两端安有螺栓。所说的直线微动滑台，包括积层压电陶瓷，压电陶瓷架，连接螺钉和微动滑台，积层压电陶瓷安装在压电陶瓷架上，压电陶瓷架通过连接螺钉与微动滑台连接。单边双足纵弯振子驱动工作台，振子内部安装了压电陶瓷片。当对振子内部分别用于激发纵振和弯振的压电陶瓷片施加具有适当频率和相位差的电压时，这两种振动的叠加使振子驱动足子的表面质点产生椭圆运动，进而带动工作台沿导轨往一个方向作直线运动，改变驱动电源的相位差，就可以改变工作台的运动方向。双足振子驱动的超声波直线工作台作为一级定位，可实现大行程位移，工作台长度与位移长度成正比，在工作台上积层压电陶瓷驱动的微动滑台作为二级定位，可以达到纳米级的精度。
图I为本发明的结构示意图。图2为图I的左视图。图3为图I的俯视4为振子的结构示意图。图5为直线微动滑台的结构示意图。
附图中的部件标号为1导轨，2工作台，3陶瓷耐磨涂层，4底座，5地脚，6振子底座，7预紧弹簧，8预紧螺栓，9自锁螺母，10固定螺母，11振子底座固定螺母，12直线微动滑台，13振子，14外环套，15足子，16纵振压电陶瓷，17弯振压电陶瓷，18振子主轴，19螺钉，20螺栓，21弹簧垫，22圆环隔套，23积层压电陶瓷，24压电陶瓷架，25连接螺钉和26微动滑台。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。实施例I
见图I、图2和图3，一种超声波高精度直线工作台，包括导轨1，工作台2，陶瓷耐磨涂层3，底座4，地脚5，振子底座6，预紧弹簧7，预紧螺栓8，自锁螺母9，固定螺母10，振子底 座固定螺母11，微动滑台12和振子13。底座4的下面安有数个地脚5，底座4上面安装了导轨1，在导轨I上面有工作台2，工作台2上面安装了微动滑台12，在工作台2的下面安有一层陶瓷耐磨涂层3。振子底座7通过振子底座固定螺母11安装在底座4上，振子13安放在振子底座7上，振子13的一侧通过足子15与工作台2接触，振子13的另一侧与预紧弹簧7接触，预紧弹簧7套装在预紧螺栓8上，预紧螺栓8通过自锁螺母9安装在预紧机构上，预紧机构底座通过固定螺母10安装在底座4上。见图4，所说的振子13包括外环套14、足子15、纵振压电陶瓷16、弯振压电陶瓷17、振子主轴18、螺钉19、螺栓20、弹簧垫21和圆环隔套22，振子主轴18的中央有一突起，在该突起的两侧依次装有纵振压电陶瓷16、圆环隔套22、弯振压电陶瓷17和外环套14，在外环套14的外端通过螺钉19安有足子15，在振子主轴18的两端安有螺栓20。见图5，所说的直线微动机构12，包括积层压电陶瓷23，压电陶瓷架24，连接螺钉25和微动滑台26，积层压电陶瓷23安装在压电陶瓷架24上，压电陶瓷架24通过连接螺钉25与微动滑台26连接。振子13的纵振压电陶瓷16在轴向(水平方向)作伸缩振动，弯振压电陶瓷17在垂直方向作弯曲振动，若二种振动模型使用相同的频率，相位差为90°时，振子两端的足子15接触点做椭圆运动。此时，如果接触点有一定的预紧力，则摩擦力带动工作台2做直线移动。预紧力通过预紧螺栓8和预紧弹簧7获得，用自锁螺母9固定预紧力。振子13有弯曲振动时，在垂直方向，其相位正好相反。因此，足子15—端与工作台侧面接触时，另一端离开,上述动作反复进行。纵向振动所产生推力,把推力传到工作台2。即弯曲振动产生的动作，使纵向振动的半周期起推力作用。产生两种振动的纵振压电陶瓷16和弯振压电陶瓷17的相位差改为180°时，椭圆运动的方向变成相反方向，工作台也相反方向移动。因为两个振动是独立地控制，所以通过改变高频电压的振幅和相位差，任意地改变椭圆轨迹。总之，可以很容易控制工作台2的速度。工作台2上面的定位精度能达到微米精度。需要纳米定位精度，则在微动滑台26上面实现。
权利要求
1.一种超声波高精度直线工作台，包括导轨，工作台，陶瓷耐磨涂层，底座，地脚，振子底座，预紧弹簧，预紧螺栓，预紧机构，微动滑台和振子，其特征是底座的下面安有数个地脚，底座上面安装了导轨，在导轨上面有工作台，工作台上面安装了直线微动滑台，在工作台的下面安有一层陶瓷耐磨涂层；振子底座通过底座固定螺母安装在底座上，振子安放在振子底座上，振子的一侧通过足子与工作台接触，振子的另一侧与预紧弹簧接触，预紧弹簧7套装在预紧螺栓上，预紧螺栓通过自锁螺母安装在预紧机构上，预紧机构底座通过固定螺母安装在底座上。
2.根据权利要求I所述的超声波高精度直线工作台，其特征是所说的振子包括外环套、足子、纵振压电陶瓷、弯振压电陶瓷、振子主轴、螺钉、螺栓、弹簧垫和圆环隔套，振子主轴的中央有一突起，在该突起的两侧依次装有纵振压电陶瓷、圆环隔套、弯振压电陶瓷和外环套，在外环套的外端通过螺钉安有足子，在振子主轴的两端安有螺栓。
3.根据权利要求I所述的超声波高精度直线工作台，其特征是所说的直线微动滑台，包括积层压电陶瓷，压电陶瓷架，连接螺钉和微动滑台，积层压电陶瓷安装在压电陶瓷架上，压电陶瓷架通过连接螺钉与微动滑台连接。
全文摘要
一种超声波高精度直线工作台，包括导轨，工作台，陶瓷耐磨涂层，底座，地脚，振子底座，预紧弹簧，预紧螺栓，预紧机构，微动滑台和振子，底座的下面安有数个地脚，底座上面安装了导轨，在导轨上面有工作台，工作台上面安装了直线微动滑台，在工作台的下面安有一层陶瓷耐磨涂层；振子底座通过底座固定螺母安装在底座上，振子安放在振子底座上，振子的一侧通过足子与工作台接触，振子的另一侧与预紧弹簧接触，预紧弹簧7套装在预紧螺栓上，预紧螺栓通过自锁螺母安装在预紧机构上，预紧机构底座通过固定螺母安装在底座上。本发明具有大行程，高精度的特点。
文档编号B25H1/00GK102744716SQ20111021498
公开日2012年10月24日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者叶旭明, 王树逵, 白东哲 申请人:沈阳大学