一種螺旋型緊湊位移放大裝置，它涉及一種使用微驅動器的微位移放大機構。它的主要結構包括安裝微驅動器的固定底座，微驅動器連接器，多級杠桿機構以及位移輸出機構。多級杠桿機構布置在固定底座的多層安裝面上，整個杠桿機構呈現螺旋狀上升結構。該位移放大裝置解決了現有的微位移放大機構存在的體積龐大，剛度差的問題，其具有結構緊湊，放大倍數高，穩定可靠等優點，特別適用在對機構體積要求嚴格的精密機械和微納米驅動技術領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種位移放大裝置，特別是一種根據杠桿原理的位移放大裝置，結合柔性放大或者鉸鏈機構而設計的一種緊湊螺旋型位移放大裝置。
技術介紹
超磁致伸縮、壓電陶瓷等微驅動器能在極短的時間內快速響應，精度高，輸出力大，因此它們在精密工程、精細工程和納米
有廣泛的應用。微型機器人、精密機械手、集成電路及超導元件等精細加工的工作臺都離不開微驅動裝置設備。但是在現階段，磁致伸縮等微驅動器的輸出位移較小，僅能達到納米或者微米級另IJ，通常采用高放大倍數的位移放大機構方可輸出需要的位移量。但一般的位移放大機構為了增大放大倍數，需要增加杠桿的長度，或者增加杠桿級數，從而導致體積龐大，偏離了 利用微驅動器裝置小型化的初衷，限制了微驅動器裝置在精密小巧的儀器設備或可便攜精密設備上的使用。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服上述現存問題，提供一種螺旋型緊湊設計位移放大裝置，能充分利用微驅動器周圍的空間，具有放大倍數高，整體結構小型化的優點。為了實現上述目的，本專利技術裝置的主要結構包括微驅動器、微驅動器連接器、固定底座、第一級杠桿機構、第二級杠桿機構、第三級杠桿機構以及位移輸出機構。三級杠桿機構緊湊的安裝在固定底座的三層安裝面上，整個杠桿系統呈螺旋狀分布，能極大的節省機構空間。微驅動器安裝在固定底座中，通過微驅動連接器連接第一級杠桿機構的位移輸入端。經過三級杠桿機構的放大，第三級杠桿機構的輸出直接驅動位移輸出機構運動。通過實踐證明，當整個裝置的直徑為微驅動器的3倍，高度為微驅動器的I. 2倍時，放大倍數可以達到150多倍，擁有小型緊湊、放大倍數高的優點。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖I本專利技術的多級杠桿機構原理2A本專利技術的多級杠桿機構示意2B本專利技術的多級杠桿機構示意俯視3A本專利技術初始狀態時位移輸出機構連接示意3B本專利技術伸長狀態時位移輸出機構連接不意4A本專利技術初始狀態時微驅動器安裝剖面示意4B本專利技術伸長狀態時微驅動器安裝剖面示意5A杠桿機構擬用的剛性鉸鏈杠桿結構示意5B杠桿機構擬用的柔性放大杠桿結構示意圖圖6A本專利技術裝置初始狀態時三維設計總6B本專利技術裝置伸長狀態時三維設計總中I.第一級杠桿機構2.第二級杠桿機構3.第三級杠桿機構4.固定底座5.微驅動器6.微驅動器連接機構7.位移輸出機構8.鉸鏈結構9.柔性放大桿結構。具體實施例方式如圖I所示為本專利技術裝置的原理圖。本專利技術裝置利用三級杠杠機構，輸入端為C處，位移輸出端為D處，根據杠桿原理，在不考慮彈性變形和鉸鏈的影響下，其理論的放大倍數為λ = (alXa2Xa3)/(blXb2Xb3)，同理，還可以擴展到更多級，用于提高放大倍數。本專利技術的具體實現的結構示意圖如圖2A所示，三級杠桿機構呈螺旋狀安裝在固定底座 的三個安裝面上，每一級的位移輸出端是下一級的位移輸入端。第一級杠桿機構I與微驅動器連接器6相接觸，第三級杠桿機構3輸出位移。多級杠桿機構呈現螺旋狀上升結構，如圖2B所示。為了提高可靠性，本專利技術可以采用多組三級杠桿機構并行安裝。第三級杠桿機構3與位移輸出機構7相接觸輸出位移。如圖3A所示為本專利技術初始狀態時位移輸出機構的連接示意圖。位移輸出機構7與固定底座4通過多個導桿相連接，在初始狀態時，位移輸出機構7與固定底座4以及微驅動連接機構6都是相接觸的，可以增加系統強度，防止變形。如圖3B所示，在微驅動器4工作時，通過多級杠桿機構，位移輸出機構7升高輸出位移，固定底座4中導桿連接保證了位移輸出的可靠性。此外，導桿可以加裝阻尼裝置或者彈性裝置，以防止重力對整個機構安裝位置的影響，如圖4A所示為初始狀態時微驅動器安裝剖面示意圖，微驅動器5安裝在固定底座4中心孔位，微驅動器連接機構6下端與固定底座4接觸，上端與位移輸出機構7相接觸。微驅動連接機構6伸出部分的個數與每一級的杠桿個數對應，該伸出部分的圓頂球面與每一個第一級杠桿機構I連接，作為整個杠桿機構的位移輸入端。如圖4B所示，當微驅動器5工作時，帶動微驅動連接機構6伸長極小的長度，而位移輸出機構7放大倍數能達到150余倍。如圖5A所示，杠桿機構可采用鉸鏈結構；也可如圖5B所示，采用柔性放大桿的結構。多級杠桿機構的位移輸出端均為圓頂球面，可以保證整個系統運行的平穩可靠。鉸鏈下端與固定底座4的連接可采用定位結構，如多邊形安裝面、鍵結構等，以防止放大過程中鉸鏈下端與固定底座4之間產生不必要的左右擺動。如圖6A所示為本專利技術專利的三維設計圖，一種螺旋型緊湊位移放大裝置由第一級杠桿機構I、第二級杠桿機構2、第三級杠桿機構3、固定底座4、微驅動器5、微驅動器連接機構6組成。固定底座4的中心區域安裝微驅動器5和微驅動器連接機構6，固定底座4的外緣有上中下三層杠桿機構的安裝面，每一層各安裝三個或更多杠桿，共構成三級或多級杠桿機構。這樣，多組三級杠桿機構螺旋狀的安裝在固定底座上，形成穩定的并行螺旋機構。微驅動器連接機構7與第一級杠桿機構I相接觸，作為整個杠桿系統的位移輸入端，第三級杠桿機構3與位移輸出機構7相接觸，直接驅動位移輸出機構7，作為整個系統的位移輸出端。如圖6B所示，當微驅動器5處于工作狀態，當長度增加10微米時，而位移輸出機構伸長了約I. 6毫米，放大倍數達到了 150多倍。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種螺旋型緊湊位移放大裝置，其特征在于，包括微驅動器、微驅動器連接器、固定底座、多級杠桿放大機構以及位移輸出機構。所述的微驅動器下端安裝在固定底座中，上端與微驅動器連接器配合輸出微小位移。該微驅動器連接器與多級杠桿機構相接觸，通過多級杠桿機構的放大，連接位移輸出機構輸出可使用的位移。
【技術特征摘要】
1.一種螺旋型緊湊位移放大裝置，其特征在于，包括微驅動器、微驅動器連接器、固定底座、多級杠桿放大機構以及位移輸出機構。所述的微驅動器下端安裝在固定底座中，上端與微驅動器連接器配合輸出微小位移。該微驅動器連接器與多級杠桿機構相接觸，通過多級杠桿機構的放大，連接位移輸出機構輸出可使用的位移。2.根據權利要求I所述的一種螺旋型緊湊位移放大裝置，其特征在于，所述的微驅動器采用超磁致伸縮、壓電陶瓷、靜電、記憶合金制成或者采用其他的微驅動結構。3.根據權利要求I所述的一種螺旋型緊湊位移放大裝置，其特征在于，所述的多級杠桿機構安裝在固定底座的多層安裝面上，每一級杠桿機構的位移輸出是下一級杠桿機構的位移輸入，整體結構呈現螺旋...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧華，張翼，段小剛，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：
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