滑動(dòng)粘附型壓電致動(dòng)器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種壓電致動(dòng)器。該壓電致動(dòng)器包括：固定主體；可移動(dòng)主體，布置為面對(duì)固定主體；以及多個(gè)壓電元件，布置在固定主體與可移動(dòng)主體之間并以剪切模式操作，每個(gè)壓電元件具有固定到固定主體的一端以及接觸可移動(dòng)主體的另一端，其中多個(gè)壓電元件的每個(gè)的極化方向彼此不同。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本公開涉及一種通過利用壓電元件的壓電效應(yīng)而驅(qū)動(dòng)為滑動(dòng)粘附型(slip-sticktype)的壓電致動(dòng)器。
技術(shù)介紹
在掃描探針顯微鏡(SPM)、光學(xué)設(shè)備、半導(dǎo)體處理設(shè)備、高精度對(duì)準(zhǔn)儀等中，物體可以在從幾毫米至幾厘米的范圍內(nèi)移動(dòng)。因而，需要能夠以一步的移動(dòng)距離小于幾微米(例如，從幾十納米至幾皮米)的水平來精確地移動(dòng)物體的定位器。因此，需要發(fā)展具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生物體的精細(xì)位移的致動(dòng)器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種滑動(dòng)粘附型的壓電致動(dòng)器，其可以通過小且簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)而以兩個(gè)維度上的自由度來移動(dòng)物體。額外的方面將在以下的描述中部分闡述，并將部分地從該描述而變得明顯，或者可以通過實(shí)踐給出的實(shí)施例而獲知。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，一種壓電致動(dòng)器包括:固定主體；可移動(dòng)主體，布置為面對(duì)固定主體；以及多個(gè)壓電元件，布置在固定主體與可移動(dòng)主體之間并以剪切模式操作，每個(gè)壓電元件具有固定到固定主體的一端以及接觸可移動(dòng)主體的另一端，其中多個(gè)壓電元件的每個(gè)的極化方向彼此不同。多個(gè)壓電元件的每個(gè)可以包括具有相反的極化方向的第一壓電層和第二壓電層。第一和第二壓電層 可以彼此堆疊。壓電致動(dòng)器還可以包括彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件具有接觸固定主體的一端以及將可移動(dòng)主體彈性擠壓抵靠多個(gè)壓電元件的另一端。磁體可以布置在可移動(dòng)主體和固定主體中的至少一個(gè)上，可移動(dòng)主體可以通過磁體的磁力來擠壓抵靠多個(gè)壓電兀件。壓電致動(dòng)器可以通過多個(gè)壓電元件與可移動(dòng)主體之間的滑動(dòng)粘附操作而能夠具有平移運(yùn)動(dòng)。多個(gè)壓電元件的數(shù)目可以為三個(gè)或更多，極化方向可以為徑向方向或垂直于徑向方向的方向。可移動(dòng)主體接觸多個(gè)壓電元件的表面可以是彎曲表面，可移動(dòng)主體可以通過多個(gè)壓電元件而具有傾斜運(yùn)動(dòng)。壓電致動(dòng)器還可以包括用于在彎曲表面的切線方向上支撐多個(gè)壓電元件的支撐部。壓電致動(dòng)器還可以包括用于檢測(cè)可移動(dòng)主體的位移的位移檢測(cè)單元。位移檢測(cè)單元可以包括多個(gè)電極，該多個(gè)電極布置在可移動(dòng)主體和固定主體的彼此面對(duì)的表面上并用于根據(jù)可移動(dòng)主體的位置的變化來檢測(cè)多個(gè)電極之間的電容的變化。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個(gè)方面，一種壓電致動(dòng)器包括:固定主體；可移動(dòng)主體，布置為面對(duì)固定主體；以及至少一個(gè)壓電元件，布置在固定主體與可移動(dòng)主體之間并以剪切模式操作，壓電元件具有固定到固定主體的一端以及接觸可移動(dòng)主體的另一端，其中至少一個(gè)壓電元件的每個(gè)包括第一和第二壓電單元，第一壓電單元的極化方向和第二壓電單元的極化方向彼此不同。第一和第二壓電單元中的至少一個(gè)可以包括具有相反的極化方向的第一壓電層和第二壓電層。第一和第二壓電層可以彼此堆疊。第一壓電單元的極化方向和第二壓電單元的極化方向可以彼此垂直。第一和第二壓電單元可以彼此堆疊。 可移動(dòng)主體可以通過自身重力、彈性力和磁力中的至少一個(gè)而擠壓抵靠至少一個(gè)壓電元件。可移動(dòng)主體的接觸至少一個(gè)壓電元件的表面可以是平坦表面。壓電致動(dòng)器可以通過至少一個(gè)壓電元件與可移動(dòng)主體之間的滑動(dòng)粘附操作而能夠具有平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。可移動(dòng)主體的接觸至少一個(gè)壓電元件的表面可以是彎曲表面，可移動(dòng)主體可以通過至少一個(gè)壓電元件而具有傾斜運(yùn)動(dòng)。用于在彎曲表面的切線方向上支撐至少一個(gè)壓電元件的支撐部可以提供在固定主體上。 壓電致動(dòng)器還可以包括用于檢測(cè)可移動(dòng)主體的位移的位移檢測(cè)單元，其中位移檢測(cè)單元包括布置在可移動(dòng)主體和固定主體的彼此面對(duì)的表面上的多個(gè)電極。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個(gè)方面，一種壓電致動(dòng)器包括:固定主體；可移動(dòng)主體，布置為面對(duì)固定主體；多個(gè)壓電元件，布置在固定主體與可移動(dòng)主體之間并以剪切模式操作，每個(gè)壓電元件具有固定到固定主體的一端以及接觸可移動(dòng)主體的另一端，其中多個(gè)壓電元件的每個(gè)的極化方向彼此不同，多個(gè)壓電元件的每個(gè)包括第一壓電層和第二壓電層，第一壓電層的極化方向和第二壓電層的極化方向彼此垂直，固定主體和可移動(dòng)主體中的至少一個(gè)包括貫通部。第一壓電層的極化方向和第二壓電層的極化方向之一可以是徑向方向或垂直于徑向方向的方向。壓電致動(dòng)器可以通過多個(gè)壓電元件與可移動(dòng)主體之間的滑動(dòng)粘附操作而能夠具有平移運(yùn)動(dòng)。可移動(dòng)主體可以通過自身重力、彈性力和磁力中的至少一個(gè)而擠壓抵靠多個(gè)壓電元件。 壓電致動(dòng)器還可以包括用于檢測(cè)可移動(dòng)主體的位移的位移檢測(cè)單元，其中位移檢測(cè)單元包括布置在可移動(dòng)主體和固定主體的彼此面對(duì)的表面上的多個(gè)電極。附圖說明這些和/或其他的方面將從以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述而變得明顯并更易于理解，在附圖中:圖1是示意地示出根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的允許可移動(dòng)主體具有平移運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)粘附型壓電致動(dòng)器的側(cè)視圖；圖2示出作用于剪切模式的壓電元件的剪切位移；圖3是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的側(cè)視圖，示出利用彈性構(gòu)件將可移動(dòng)主體擠壓抵靠壓電元件的結(jié)構(gòu)；圖4是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的側(cè)視圖，示出利用磁體將可移動(dòng)主體擠壓抵靠壓電元件的結(jié)構(gòu)；圖5是示出用于滑動(dòng)粘附驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的示例的曲線圖；圖6A至圖6C示出滑動(dòng)粘附驅(qū)動(dòng)過程；圖7是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的平面圖，示出圖1的壓電致動(dòng)器中的多個(gè)壓電元件的布置；圖8是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的應(yīng)用于圖1的壓電致動(dòng)器的壓電元件的透視圖；圖9至圖11示出根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的圖1的壓電致動(dòng)器中的可移動(dòng)主體的平移運(yùn)動(dòng)；圖12是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的側(cè)視圖，示出允許可移動(dòng)主體具有傾斜運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)粘附型壓電致動(dòng)器；圖13是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的平面圖，示出圖12的壓電致動(dòng)器中的多個(gè)壓電元件的布置；圖14是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的平面圖，示出允許可移動(dòng)主體具有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)粘附型壓電致動(dòng)器；圖15示出根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例在圖14的壓電致動(dòng)器中的可移動(dòng)主體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；圖16是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的側(cè)視圖，示出允許可移動(dòng)主體具有平移/旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)粘附型壓電致動(dòng)器；圖17是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的平面圖，示出在圖16的壓電致動(dòng)器中的多個(gè)壓電元件的布置；圖18是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的應(yīng)用于圖16的壓電致動(dòng)器的壓電元件的透視圖；圖19示出用于檢測(cè)可移動(dòng)主體的平移位移的位移檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)；圖20示出根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例當(dāng)可移動(dòng)主體在-X方向移動(dòng)時(shí)圖19的位移檢測(cè)單元中的電極的布置；圖21A至圖21D示出根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例在圖19的位移檢測(cè)單元中根據(jù)可移動(dòng)主體的位置的電極的布置；圖22示出根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的用于檢測(cè)可移動(dòng)主體的旋轉(zhuǎn)位移的位移檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)；圖23示出根據(jù)本專利技術(shù)另一實(shí)施例的用于檢測(cè)可移動(dòng)主體的旋轉(zhuǎn)位移的位移檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)；以及 圖24是滑動(dòng)粘附型壓電致動(dòng)器的截面圖，其中貫通部被提供在其中央部分中。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參照實(shí)施例，其示例在附圖中示出，其中相似的附圖標(biāo)記始終指代相似的元件。在這點(diǎn)上，呈現(xiàn)的實(shí)施例可以具有不同的形式，而不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的描述。因而，以下僅通過參照附圖描述了實(shí)施例，用于解釋本說明書的方面。如這里所用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)所列相關(guān)項(xiàng)目的任意和所有組合。諸如“…中的至少一個(gè)”的表述，當(dāng)在一系列元件之前時(shí)，修正了元件的整個(gè)列表，而不修正該列表的單個(gè)元件。圖1是示意地示出根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的允許物體具有平移運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)粘附型壓電致動(dòng)器的側(cè)視圖。圖2示出作用在剪切模式的壓電元件的剪切位移。圖1示出固定主體10、可移動(dòng)主體20以及多個(gè)壓電元件30。固定主體10和可移動(dòng)主體20布置得彼此分離且彼此面對(duì)。壓電元件30布置在固定主體10和可移動(dòng)主體2本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種壓電致動(dòng)器，包括：固定主體；可移動(dòng)主體，布置為面對(duì)所述固定主體；以及多個(gè)壓電元件，布置在所述固定主體與所述可移動(dòng)主體之間并以剪切模式操作，每個(gè)壓電元件具有固定到所述固定主體的一端以及接觸所述可移動(dòng)主體的另一端，其中所述多個(gè)壓電元件的每個(gè)的極化方向彼此不同。

【技術(shù)特征摘要】
2012.01.31 KR 10-2012-00097401.一種壓電致動(dòng)器，包括: 固定主體； 可移動(dòng)主體，布置為面對(duì)所述固定主體；以及 多個(gè)壓電元件，布置在所述固定主體與所述可移動(dòng)主體之間并以剪切模式操作，每個(gè)壓電元件具有固定到所述固定主體的一端以及接觸所述可移動(dòng)主體的另一端， 其中所述多個(gè)壓電元件的每個(gè)的極化方向彼此不同。2.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，其中所述多個(gè)壓電元件的每個(gè)包括具有相反的極化方向的第一壓電層和第二壓電層。3.如權(quán)利要求2所述的壓電致動(dòng)器，其中所述第一和第二壓電層彼此堆疊。4.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，還包括彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件具有接觸所述固定主體的一端以及將所述可移動(dòng)主體彈性擠壓抵靠所述多個(gè)壓電元件的另一端。5.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，其中磁體布置在所述可移動(dòng)主體和所述固定主體中的至少一個(gè)上，所述可移動(dòng)主體通過所述磁體的磁力來擠壓抵靠所述多個(gè)壓電元件。6.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，通過所述多個(gè)壓電元件與所述可移動(dòng)主體之間的滑動(dòng)粘附操作而能夠具有平移運(yùn)動(dòng)。7.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，其中所述多個(gè)壓電元件的數(shù)目為三個(gè)或更多，所述極化方向?yàn)閺较蚍较蚧虼怪庇谒鰪较蚍较虻姆较颉?.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，其中所述可移動(dòng)主體的接觸所述多個(gè)壓電元件的表面是彎曲表面，所述可移動(dòng)主體通過所述多個(gè)壓電元件而具有傾斜運(yùn)動(dòng)。9.如權(quán)利要求8所述的壓電致動(dòng)器，還包括用于在所述彎曲表面的切線方向上支撐所述多個(gè)壓電元件的支撐部。10.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，還包括用于檢測(cè)所述可移動(dòng)主體的位移的位移檢測(cè)單元。11.如權(quán)利要求10所述的壓電致動(dòng)器，其中所述位移檢測(cè)單元包括多個(gè)電極，該多個(gè)電極布置在所述可移動(dòng)主體和所述固定主體的彼此面對(duì)的表面上并用于根據(jù)所述可移動(dòng)主體的位置的變化來檢測(cè)所述多個(gè)電極之間的電容的變化。12.—種壓電致動(dòng)器,包括: 固定主體； 可移動(dòng)主體，布置為面對(duì)所述固定主體；以及 至少一個(gè)壓電元件，布置在所述固定主體與所述可移動(dòng)主體之間并以剪切模式操作，所述壓電元件具有固定到所述固定主體的一端以及接觸所述可移動(dòng)主體的另一端， 其中所述至少一個(gè)壓電元件的每個(gè)包括第一和第二壓電單元，所述第一壓電單元的極化方向和所述第二壓電單元的極化方向彼此不同。13.如權(quán)利要求12所述的壓電致動(dòng)器，其中所述第一和第二壓電單元中的至少一個(gè)包括具有相反的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐煥受，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：三星電子株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：