专利名称：液体驱动式超微小位移控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液体驱动式超微小位移控制装置。
背景技术：
载荷、位移的驱动与控制，是工程技术各领域广泛应用的手段。随着科技及相关产业的发展，微小至纳米尺度以下的驱动与控制技术成为迫切需要、受人们十分关注的领域。微小载荷或位移的驱动、控制，其任务之一是通过宏观的操作、调节，实现对微观物理量或物理过程进行控制；一般要求采用的方法和技术原理上有相应的精确性、稳定性和可靠性；此外，要求控制范围尽可能大、操作方便、尽可能降低对工作环境和条件的要求。杆杆机构、丝杆-螺母机构、齿轮、齿条、蜗轮蜗杆机构、斜面机构、凸轮机构等一类机械传递与控制方式，原理上能够构成微驱动控制装置，但这类机构涉及机械运动及摩擦，迟滞现象难以彻底解决，微量而精确的控制成为难点；应变、磁致伸缩、电致伸缩、压电晶体、压电陶瓷、磁场、电场、柔性铰链、弹簧、钮簧、铁电、电感、电容等等以及它们的联合控制机构，可能实现微小驱动和控制，并被广泛应用于各个技术领域，但这些技术常常受到某些条件制约，如材料、环境、驱动的范围偏小，或者加工制作技术要求高、操作调试难度高，或者装置复杂、维护困难、需要考虑成本因素等等。
微纳米技术的发展，推动了微驱动控制技术的进步。例如，扫描探针显微技术(Scanning probe microscopy)广泛采用压电陶瓷管，通过施加电压控制扫描管的弯曲变形大小和方向，进行机械式扫描运动。但压电晶体、压电陶瓷的运动控制范围一般较小，大多数情况下从宏观到微观的操作需要辅助控制机构。
发明内容
针对上述问题，本实用新型设计一种液体驱动式超微小位移控制装置，目的之一是使该装置能够达到充分微小的位移量或载荷量控制，实现微观领域的驱动。
本实用新型的另一个目的，是能够方便地通过宏观位移或载荷大小的调整，达到有效的微观操作和控制要求。
本实用新型还有一个目的是，使装置在实施微驱动和控制过程中，减少或避免对操作对象所处的微观物理过程的机械扰动和影响。
本实用新型液体驱动式超微小位移控制装置的结构示意图，如图1所示；装置由弹性微位移机构1与液体驱动控制机构2通过连接链7相连接组成，上述弹性微位移机构1包括微驱动工作台及其夹具3、弹性微位移梁5、弹簧6，弹簧6和弹性微位移梁5的一端分别固定于机体4上，弹簧6另一端与弹性微位移梁5的另一端相连接，工作台及其夹具3安装在弹性微位移梁5的左端，通过弹性微位移梁5和弹簧6联合作用使工作台3产生相应微位移或施加微载荷；上述液体驱动控制机构2包括有浮室12、浮室中含有比重为ρA的液体14、液体量的增加或减少通过固定在浮室12上的第一液体计量和控制装置8进行注入或抽取；上述液体驱动控制机构2的标室10置于浮室12、并悬浮于液体14之中，标室中含有比重为ρB的液体13，液体量的增加或减少通过固定在浮室12上的第二液体计量和控制装置15进行注入或抽取。
上述第二液体计量和控制装置15对准标室10上的进出液体的孔。
上述浮室12上有盖板11，第一液体计量和控制装置8通过固定架9固定于盖板11上。
上述浮室12上有盖板11，第二液体计量和控制装置15通过固定架16固定于盖板11之上。
上述比重为ρB的液体13、比重为ρA的液体14，其比重为0.8～1.2g/cm3。
本实用新型装置是这样工作的(1)根据位移的驱动、定位和控制要求，选择适合的弹性微位移梁5、弹簧6，以及相应的浮室10、标室12；(2)增加或减少浮室12内的液体量14、标室10内的液体量13，使浮室12悬浮于标室10内的液体上，达到弹性微位移机构1与液体驱动控制机构2的初步平衡，此时弹性微位移机构1处于预应力(拉伸或压缩)状态；(3)通过第二液体计量和控制装置15，注入密度为ρB的液体13于标室10中，此时工作台及其夹具3向下产生微位移；从标室10中抽取液体，则产生向上微位移；(4)通过第一液体计量和控制装置8，注入密度为ρA的液体14于浮室12中，此时工作台及其夹具3向上产生微位移；从浮室12中抽取液体，则产生向下微位移。
图1是本实用新型的结构示意图。
其中1-弹性微位移机构；2-液体驱动控制机构；3-微驱动工作台及其夹具；4-机体；5-弹性微位移梁；6-弹簧；7-连接链；8-第一液体计量和控制装置；9-固定架；10-标室；11-盖板；12-浮室；13-比重为ρB的液体；14-比重为ρA的液体；15-第二液体计量和控制装置；16-固定架。
具体实施方式
本实用新型液体驱动式超微小位移控制装置的结构示意图，如图1所示；装置由弹性微位移机构1与液体驱动控制机构2通过连接链7相连接组成，上述弹性微位移机构1包括微驱动工作台及其夹具3、弹性微位移梁5、弹簧6，弹簧6和弹性微位移梁5的一端分别固定于机体4上，弹簧6另一端与弹性微位移梁5的另一端相连接，工作台及其夹具3安装在弹性微位移梁5的左端，通过弹性微位移梁5和弹簧6联合作用使工作台3产生相应微位移或施加微载荷；上述液体驱动控制机构2包括有浮室12、浮室中含有比重为ρA的液体14、液体量的增加或减少通过固定在浮室12上的第一液体计量和控制装置8进行注入或抽取；上述液体驱动控制机构2的标室10置于浮室12、并悬浮于液体14之中，标室中含有比重为ρB的液体13，液体量的增加或减少通过固定在浮室12上的第二液体计量和控制装置15进行注入或抽取。
上述第二液体计量和控制装置15对准标室10上的进出液体的孔。
上述浮室12上有盖板11，第一液体计量和控制装置8通过固定架9固定于盖板11上。
上述浮室12上有盖板11，第二液体计量和控制装置15通过固定架16固定于盖板11之上。
上述比重为ρB的液体13、比重为ρA的液体14，其比重为0.8～1.2g/cm3。
本实用新型装置是这样工作的(1)根据位移的驱动、定位和控制要求，选择适合的弹性微位移梁5、弹簧6，以及相应的浮室10、标室12；(5)增加或减少浮室12内的液体量14、标室10内的液体量13，使浮室12悬浮于标室10内的液体上，达到弹性微位移机构1与液体驱动控制机构2的初步平衡，此时弹性微位移机构1处于预应力(拉伸或压缩)状态；(6)通过第二液体计量和控制装置15，注入密度为ρB的液体13于标室10中，此时工作台及其夹具3向下产生微位移；从标室10中抽取液体，则产生向上微位移；(7)通过第一液体计量和控制装置8，注入密度为ρA的液体14于浮室12中，此时工作台及其夹具3向上产生微位移；从浮室12中抽取液体，则产生向下微位移。
权利要求1.一种液体驱动式超微小位移控制装置，其特征在于弹性微位移机构(1)与液体驱动控制机构(2)通过连接链(7)相连接组成，上述弹性微位移机构(1)包括微驱动工作台及其夹具(3)、弹性微位移梁(5)、弹簧(6)，弹簧(6)和弹性微位移梁(5)的一端分别固定于机体(4)上，弹簧(6)另一端与弹性微位移梁(5)的另一端相连接，工作台及其夹具(3)安装在弹性微位移梁(5)的左端，通过弹性微位移梁(5)和弹簧(6)联合作用使工作台(3)产生相应微位移或施加微载荷；上述液体驱动控制机构(2)包括有浮室(12)、浮室中含有比重为ρA的液体(14)、液体量的增加或减少通过固定在浮室(12)上的第一液体计量和控制装置(8)进行注入或抽取；上述液体驱动控制机构(2)的标室(10)置于浮室(12)、并悬浮于液体(14)之中，标室中含有比重为ρB的液体(13)，液体量的增加或减少通过固定在浮室(12)上的第二液体计量和控制装置(15)进行注入或抽取。
2.根据权利要求1所述的液体驱动式超微小位移控制装置，其特征在于上述第二液体计量和控制装置(15)对准标室(10)上的进出液体的孔。
3.根据权利要求1所述的液体驱动式超微小位移控制装置，其特征在于上述浮室(12)上有盖板(11)，第一液体计量和控制装置(8)通过固定架(9)固定于盖板(11)上。
4.根据权利要求1所述的液体驱动式超微小位移控制装置，其特征在于上述浮室(12)上有盖板(11)，第二液体计量和控制装置(15)通过固定架(16)固定于盖板(11)之上。
5.根据权利要求1所述的液体驱动式超微小位移控制装置，其特征在于上述比重为ρB的液体(13)、比重为ρA的液体(14)，其比重为0.8～1.2g/cm3。
6.根据权利要求1所述的液体驱动式超微小位移控制装置，其特征在于上述连接链(7)上端连接弹性微位移梁(5)上，下端穿过盖板(11)上的孔连接到标室(10)上。
专利摘要本实用新型公开了一种液体驱动式超微小位移控制装置，该装置由弹性微位移机构与液体驱动控制机构通过连接链相连接组成，上述弹性微位移机构的弹簧和弹性微位移梁的一端分别固定于机体上，弹簧另一端与弹性微位移梁的另一端相连接，工作台及其夹具安装在弹性微位移梁的左端；上述液体驱动控制机构包括有浮室、浮室中含有液体、液体量的增加或减少通过固定在浮室上的液体计量和控制装置进行注入或抽取；上述液体驱动控制机构的标室置于浮室、并悬浮于液体之中，标室中含有液体，液体量的增加或减少通过固定在浮室上的液体计量和控制装置进行注入或抽取，该装置能够方便地通过宏观位移或载荷大小的调整，达到有效的微观操作和控制要求。
文档编号F03B17/02GK2862136SQ20052006817
公开日2007年1月24日 申请日期2005年11月25日 优先权日2005年11月25日
发明者傅惠南, 王晓红, 区仲荣, 陈东升 申请人:广东工业大学