一种新型的大行程的微定位装置

　　能够高精度定位的直线位移驱动装置在精密光学机械工程以及其它领域都具有很大的实用价值。为此，我们设计制造了一种结构小巧灵活、能实现大行程和高精度定位的直线位移驱动装置。

　　该驱动器的结构是根据“毛毛虫”的爬行模式设计的。结构见图l所示。图中(1)和(3)为径向伸缩执行元件，其中(l)与装置固定件固定连接。组件(2)为轴向伸缩执行元件。组件(4)为移动轴。组件(1)(2)(3)均为压电陶瓷，它们的工作点固定在士E _b、二个工作点上，十E _b、时压电陶瓷伸长;一E _b、时收缩。组件(2)还采取二进制数字式结构，单步伸缩量可调。

　　工作原理如图2所示。从A~F完成工作的一个周期。起动时，首先(1)组件伸长夹紧轴，即为A状态，然后(2)部件伸长，接着(3)部件伸长夹紧轴，(1)部件再缩回放开轴，(2)部件收缩，(1)部件再次紧固移动轴，最后(3)部件收缩放开轴，装置便又回到A状态，完成了一个工作周期。在E状态，因(l)组件固定，所以随着《2)部件收缩，移动轴便向左推出相应于(2)的单步伸缩是的步距。若要使轴向右移，则只要(1)(3)部件的工作程序交换即可。

　　系统框图如图3。整个系统是在程序控制下工作。来自计算机的三位“0”，“1”信号分别控制三组数字式电源的输出，从而使各伸缩组件获得所需要的lt.作状态。

　　本实验装置在开环状态下给出的一组实验数据如下:工作电压350V，步长3um，速度)40um/秒，行程>20mm，负载能力o.5kg。其工作曲线如图4。驱动器自重0.2kg。装置的外形尺寸如图5，单位为mm。

　　该机构的行程仅取决于传动轴与驱动器的长度之差。只要将传动轴长度在工艺条件允许下适当加长，就能得到更大的行程。

　　由于步频可调，则传动速度也可在一定范围内调整。另外因为组件(2)采取二进制的数字式结构，且组件(2)的电压也可进行调节，所以装置的步距可调，分辨率达0.1um。

　　本装置也可用在闭环系统中实现高精度定位。鉴于压电陶瓷的快速响应性能较好，可以对传动过程实现动态控制。

　　综上所述，本驱动器对行程大、精度高、而对速度要求不高的精密闭环调节系统，是非常适用的。

　　沈坚汪秀琳蒋加文范英模

　　(上海激光技术研究所)