CN105563465B - 一种光电‑静电复合驱动微平台装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电‑静电复合驱动微平台装置，包括粗动台、X方向位移调节平台、Y方向位移调节平台、Z方向位移调节机构、T型微平台、滑轮导轨机构、梳齿致动器、光电陶瓷双晶片、机械滑块、导线。在粗动台定位后，Y方向光电陶瓷双晶片在紫外光源照射下产生静电电压并施加在Y方向梳齿致动器上产生驱动力，经过位移放大机构推动Y方向位移调解平台进行Y方向位移调节；同理，X方向梳齿致动器推动X方向位移调节平台进行X方向位移调节。Z方向位移调节中通过施加于平行板的静电电压使其旋转进行竖直方向位移调节。本发明的光电—静电复合驱动微平台装置结构简单紧凑，可实现多自由度调节和光控非接触驱动，响应速度快，适用于多种场合。

Description

一种光电-静电复合驱动微平台装置

技术领域

本发明涉及一种驱动装置，特别是一种光电—静电复合驱动微平台装置。

背景技术

微机电***由于其体积小、稳定性高等诸多优点已经在许多领域引发了一场微小型化革命。近年来，微机电***的应用已经延伸到信息技术、医疗设备、军工和电子设备等领域中，已经成为世界各国研究的重点。

传统的微平台调节装置一般采用齿轮、丝杠、杠杆等机械传动，存在摩擦、损耗等原因使得位移调节存在较大误差，已经越来越不适于应用在微机电***。而对于压电驱动、电磁驱动、电热等驱动装置由于受到其高功耗、环境影响较大等因素，也存在适应性不足等缺陷。因此，目前急需一种结构简单、小型化、低耗、能适应多种环境的微平台驱动装置，但是现有技术中尚无相关描述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光电—静电复合驱动微平台装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种光电—静电复合驱动微平台装置，包括粗动台、Y方向驱动机构、Y方向导轨机构、Y方向机械滑块、Y方向位移调节平台、X方向驱动机构、X方向导轨机构、X方向位移调节平台和X方向机械滑块；

所述Y方向导轨机构包括两根导轨，该两根导轨对称设置在粗动台Y方向中轴线的两侧，Y方向位移调节平台位于两根导轨的上方并在Y方向驱动机构的驱动下沿导轨运动，该Y方向驱动机构包括两个关于粗动台Y方向中轴线对称设置的致动机构，每个致动机构均包括通过导线连接的Y方向梳齿致动器和Y方向光电陶瓷双晶片，每个致动机构均位于导轨的外侧，Y方向梳齿致动器通过对应的Y方向位移放大机构与Y方向机械滑块相连，Y方向机械滑块的另一端与Y方向位移调节平台相连；

Y方向位移调节平台上设置X方向导轨机构，所述X方向导轨机构包括两根导轨，该两根导轨对称设置在Y方向位移调节平台X方向中轴线的两侧，X方向位移调节平台位于两根导轨的上方并在X方向驱动机构的驱动下沿导轨运动，该X方向驱动机构包括两个关于Y方向位移调节平台X方向中轴线对称设置的致动机构，每个致动机构均包括通过导线连接的X方向梳齿致动器和X方 向光电陶瓷双晶片，每个致动机构均位于导轨的外侧，X方向梳齿致动器通过对应的X方向位移放大机构与X方向机械滑块相连，X方向机械滑块的另一端与X方向位移调节平台相连；

在紫外光源照射下，Y方向位移调节平台上的光电陶瓷双晶片产生静电电压施加在X方向梳齿致动器上，然后经过位移放大机构来实现X方向的位移调节；粗动台上的光电陶瓷双晶片产生静电电压施加在Y方向梳齿致动器上，然后经过位移放大机构来实现Y方向的位移调节。

X方向位移调节平台上设置通过导线相连的Z方向光电陶瓷双晶片和Z方向位移调节机构，Z方向位移调节机构上设置T型微平台，其中Z方向位移调节机构包括上平行电极板和支架，上平行电极板位于支架的上方并可相对支架转动，支架的底端与X方向位移调节平台相连，上平行电极板上设置T型微平台；Z方向位移调节机构经过上平行电极板的旋转来实现竖直方向上的位移调节。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的光电—静电复合驱动微平台装置利用光电陶瓷双晶片经过紫外光源照射产生静电电压的特性，使其作为驱动电压传能，可实现高电压大位移调节，而且结构简单紧凑。同时，该装置的驱动源为紫外光，可实现光控非接触式及旋转多自由度调节，避免了电磁等环境因素干扰，响应速度快，适用于多自由度调节和光控非接触式领域，尤其适用于需要不受电磁干扰的场合。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为光电—静电复合驱动微平台装置图。

图2为光电—静电复合驱动微平台装置平面示意图。

图3为滑轮导轨机构。

图4为Z方向驱动机构和T型微平台。

图中标号所代表的含义为：1.粗动台，2.Y方向梳齿致动器，3.Y方向光电陶瓷双晶片，4.Y方向导轨机构，5.Y方向机械滑块，6.Y方向位移放大机构，7.Y方向位移调节平台，8.X方向位移放大机构，9.X方向光电陶瓷双晶片，10.X方向梳齿致动器，11.Z方向光电陶瓷双晶片，12.Z方向位移调节机构，13.T型微平台，14.X方向位移调解平台，15.X方向导轨机构，16.X方向机械滑块，17.上平行电极板，18.支架。

具体实施方式

结合附图，本发明的一种光电—静电复合驱动微平台装置，包括粗动台1、Y方向驱动机构、Y方向导轨机构4、Y方向机械滑块5、Y方向位移调节平台7、X方向驱动机构、X方向导轨机构15、X方向位移调节平台14和X方向机械滑块16；

所述Y方向导轨机构4包括两根导轨，该两根导轨对称设置在粗动台1Y方向中轴线的两侧，Y方向位移调节平台7位于两根导轨的上方并在Y方向驱动机构的驱动下沿导轨运动，该Y方向驱动机构包括两个关于粗动台1Y方向中轴线对称设置的致动机构，每个致动机构均包括通过导线连接的Y方向梳齿致动器2和Y方向光电陶瓷双晶片3，每个致动机构均位于导轨的外侧，Y方向梳齿致动器2通过对应的Y方向位移放大机构6与Y方向机械滑块5相连，Y方向机械滑块5的另一端与Y方向位移调节平台7相连；

Y方向位移调节平台7上设置X方向导轨机构15，所述X方向导轨机构15包括两根导轨，该两根导轨对称设置在Y方向位移调节平台7X方向中轴线的两侧，X方向位移调节平台14位于两根导轨的上方并在X方向驱动机构的驱动下沿导轨运动，该X方向驱动机构包括两个关于Y方向位移调节平台7X方向中轴线对称设置的致动机构，每个致动机构均包括通过导线连接的X方向梳齿致动器10和X方向光电陶瓷双晶片9，每个致动机构均位于导轨的外侧，X方向梳齿致动器10通过对应的X方向位移放大机构8与X方向机械滑块16相连，X方向机械滑块16的另一端与X方向位移调节平台14相连；

在紫外光源照射下，Y方向位移调节平台7上的光电陶瓷双晶片9产生静电电压施加在X方向梳齿致动器10上，然后经过位移放大机构8来实现X方向的位移调节；粗动台1上的光电陶瓷双晶片3产生静电电压施加在Y方向梳齿致动器2上，然后经过位移放大机构6来实现Y方向的位移调节。

所述X方向位移调节平台14上设置通过导线相连的Z方向光电陶瓷双晶片11和Z方向位移调节机构12，Z方向位移调节机构12上设置T型微平台13，其中Z方向位移调节机构12包括上平行电极板17和支架18，上平行电极板17位于支架18的上方并可相对支架转动，支架18的底端与X方向位移调节平台14相连，上平行电极板17上设置T型微平台13；Z方向位移调节机构12经过 上平行电极板17的旋转来实现竖直方向上的位移调节。

X方向光电陶瓷双晶片9、Y方向光电陶瓷双晶片3和Z方向光电陶瓷双晶片11均采用紫外光源照射来产生静电驱动电压。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例1

结合图1，本发明的一种光电—静电复合驱动微平台装置,包括X方向位移调解平台、Y方向位移调节平台、Z方向位移调节机构、X方向梳齿致动器、Y方向梳齿致动器、T型微平台等。X方向位移调节包括X方向位移放大机构8、X方向机械滑块16、X方向位移调节平台14、关于Y方向位移调节平台7X方向中轴线对称设置的X方向梳齿致动器10和X方向光电陶瓷双晶片9。Y方向位移调节包括Y方向位移放大机构6、Y方向机械滑块5、Y方向位移调节平台7、关于粗动台1Y方向中轴线对称设置的Y方向梳齿致动器2和Y方向光电陶瓷双晶片3。Z方向的位移调节包括Z方向位移调节机构12以及光电陶瓷双晶片11和T型微平台13。

粗动台、X方向位移平台和Y方向位移平台两两通过线性滑轮导轨相互叠加在一起，滑轮导轨作为导向机构，滑轮导轨导向机构如图3所示。X、Y方向梳齿致动器通过位移放大机构和机械滑块连接位移平台，Z方向位移调解机构中平行上极板与T型微平台相连，通过平行上极板的旋转来控制T型微平台。

X方向光电陶瓷双晶片9在紫外光源照射下产生静电电压，施加在X方向梳齿致动器10上产生驱动力，X方向位移放大机构8在受到驱动力后形成驱动角度并沿X方向移动，经机械滑块推动X方向位移平台14，X方向位移平台14在滑轮导轨上沿X方向移动。

Y方向光电陶瓷双晶片3在紫外光源照射下产生静电电压，施加在Y方向梳齿致动器2上产生驱动力，Y方向位移放大机构6在受到驱动力后形成驱动角度并沿Y方向移动，经机械滑块推动Y方向位移平台7，Y方向位移平台7在滑轮导轨上沿Y方向移动。

结合图4，Z方向位移调节机构12中，T型微平台13固定在上平行电极板17的末端，平行板另一端通过支架18固定在X方向位移平台14上。

在X、Y两方向的位移调节后，Z方向光电陶瓷双晶片11在紫外光源照射 下产生静电电压驱动上平行电极板旋转以此来控制T型微平台移动，实现T型微平台的竖直方向调节。

由上可知，X、Y、Z方向光电陶瓷双晶片经紫外光源照射后产生驱动电压，经放大机构作用下实现T型微平台的三自由度的调节。本发明的光电—静电复合驱动微平台装置可实现高电压大位移调节，而且结构简单紧凑。同时，该装置的驱动源为紫外光，可实现光控非接触式及旋转多自由度调节，避免了电磁等环境因素干扰，响应速度快，适用于多自由度调节和光控非接触式领域，尤其适用于需要不受电磁干扰的场合。

Claims (3)

1.一种光电-静电复合驱动微平台装置，其特征在于，包括粗动台[1]、Y方向驱动机构、Y方向导轨机构[4]、Y方向机械滑块[5]、Y方向位移调节平台[7]、X方向驱动机构、X方向导轨机构[15]、X方向位移调节平台[14]和X方向机械滑块[16]；

所述Y方向导轨机构[4]包括两根导轨，该两根导轨对称设置在粗动台[1]Y方向中轴线的两侧，Y方向位移调节平台[7]位于两根导轨的上方并在Y方向驱动机构的驱动下沿导轨运动，该Y方向驱动机构包括两个关于粗动台[1]Y方向中轴线对称设置的致动机构，每个致动机构均包括通过导线连接的Y方向梳齿致动器[2]和Y方向光电陶瓷双晶片[3]，每个致动机构均位于导轨的外侧，Y方向梳齿致动器[2]通过对应的Y方向位移放大机构[6]与Y方向机械滑块[5]相连，Y方向机械滑块[5]的另一端与Y方向位移调节平台[7]相连；

Y方向位移调节平台[7]上设置X方向导轨机构[15]，所述X方向导轨机构[15]包括两根导轨，该两根导轨对称设置在Y方向位移调节平台[7]X方向中轴线的两侧，X方向位移调节平台[14]位于两根导轨的上方并在X方向驱动机构的驱动下沿导轨运动，该X方向驱动机构包括两个关于Y方向位移调节平台[7]X方向中轴线对称设置的致动机构，每个致动机构均包括通过导线连接的X方向梳齿致动器[10]和X方向光电陶瓷双晶片[9]，每个致动机构均位于导轨的外侧，X方向梳齿致动器[10]通过对应的X方向位移放大机构[8]与X方向机械滑块[16]相连，X方向机械滑块[16]的另一端与X方向位移调节平台[14]相连；

在紫外光源照射下，Y方向位移调节平台[7]上的光电陶瓷双晶片[9]产生静电电压施加在X方向梳齿致动器[10]上，然后经过位移放大机构[8]来实现X方向的位移调节；粗动台[1]上的光电陶瓷双晶片[3]产生静电电压施加在Y方向梳齿致动器[2]上，然后经过位移放大机构[6]来实现Y方向的位移调节。

2.根据权利要求1所述的光电—静电复合驱动微平台装置，其特征在于，X方向位移调节平台[14]上设置通过导线相连的Z方向光电陶瓷双晶片[11]和Z方向位移调节机构[12]，Z方向位移调节机构[12]上设置T型微平台[13]，其中Z方向位移调节机构[12]包括上平行电极板[17]和支架[18]，上平行电极板[17]位于支架[18]的上方并可相对支架转动，支架[18]的底端与X方向位移调节平台[14]相连，上平行电极板[17]上设置T型微平台[13]；Z方向位移调节机构[12]经过上 平行电极板[17]的旋转来实现竖直方向上的位移调节。

3.根据权利要求1所述的光电—静电复合驱动微平台装置，其特征在于，X方向光电陶瓷双晶片[9]、Y方向光电陶瓷双晶片[3]和Z方向光电陶瓷双晶片[11]均采用紫外光源照射来产生静电驱动电压。