本发明涉及一种定位装置。

纳米定位技术是纳米操作技术的基础，随着纳米技术的快速发展，越来越多的应用领域需要体积小且具有纳米级定位精度和毫米级运动行程的多自由度定位装置。目前这类定位装置多数采用粘滑驱动方式，即利用物体接触表面间的动静摩擦力实现步进位移，当接触表面间摩擦力为静摩擦力时，两物体不发生相对位移；当接触表面间摩擦力为动摩擦力时，两物体发生相对位移，通过控制物体间的相对速度，可实现摩擦力状态的切换。当物体间相对速度周期变化时，摩擦力状态随之周期性变化，从而实现物体间连续的相对位移，通过控制制动元件的运动方式，可实现连续位移的方向和步长。但是，现有粘滑式多自由度直线定位装置均由单自由度直线定位装置组合而成，不仅体积大，而且装配误差对各位移方向间的垂直性也有较大影响，降低了其实际定位精度。

本发明的目的是为解决现有定位装置存在的体积大、装配误差大和定位精度低的问题，进而提供一种三自由度一体化粘滑式直线定位装置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的三自由度一体化粘滑式直线定位装置包括承载盖、驱动单元和基台，所述的承载盖包括承载板和与驱动单元相配合的盖套，盖套固接在承载板的板面上，所述的驱动单元包括第一压块、第二压块、弹性驱动座、压电陶瓷驱动器、导向柱、触足、位移板、预紧压板和多个滚珠，所述的弹性驱动座为具有一个方形空腔的驱动座，第一压块和第二压块均设置在弹性驱动座的上弹性板的上方，第二压块和第一压块之间夹持有导向柱且第二压块和第一压块可拆卸连接，导向柱的下端面与弹性驱动座的上弹性板的上端面连接，弹性驱动座的方形空腔内沿导向柱的轴向由上至下依次设有压电陶瓷驱动器、触足、位移板和预紧压板，压电陶瓷驱动器的上端面与弹性驱动座的上弹性板的下端面连接，压电陶瓷驱动器的下端面与触足的上端面连接，触足的下端面与位移板的上端面连接，预紧压板的上端面上设有多个盲孔，每个盲孔内设有一个滚珠，位移板的下端面与多个滚珠的外端面滑动接触，预紧压板的下端面与弹性驱动座的下弹性板的上端面连接，位移板的长度方向的两端设置在弹性驱动座的方形空腔的外部且分别与基台可拆卸连接，下弹性板的下部设有一个第二空腔，承载盖与第二压块可拆卸连接。

本发明的有益效果是：本发明的三自由度一体化粘滑式直线定位装置具有结构紧凑，体积小，装配误差小，定位精度高的优点。

本发明的弹性驱动座为整体加工的弹性结构，其上弹性板传递压电陶瓷驱动器竖直方向的位移输出，实现动平台的竖直运动。位移板被预紧压板紧压在压电陶瓷驱动器另一端面，当压电陶瓷驱动器输出预定时序平面位移时，驱动单元相对位移板做平面位移运动。

本发明将具有三轴(X轴、Y轴和Z轴)的压电陶瓷驱动器集成到一个驱动单元内实现三自由度定位运动，既使结构更为紧凑，又避免了三个定位装置装配带来的误差。本发明采用的压电陶瓷驱动器，具有高位移输出分辨率(亚纳米级)、高频响(可达几十kHz)、高可靠性、体积小、输出力大等优点，可实现(X轴、Y轴和Z轴)三个自由度的直线位移输出。本发明的压电陶瓷驱动器被机械固定于驱动单元内，该方式可以有效保护压电陶瓷驱动器不被外力损坏，同时也消除了因冲击和震动引起的三个位移轴的旋转和侧向位移，驱动座上端的导向柱通过两个压块的夹持定位，可使两压块同步上下运动，避免压块发生微小旋转位移从而改变摩擦力状态参数，有效保证了导向柱上摩擦力的均匀性，预紧压板上装有多个滚珠，其在实现平面导向作用的同时最大限度地减小位移板运动时的摩擦阻力。

图1是本发明的整体结构立体图，图2是图1的分解图，图3是驱动单元的整体结构主视图，图4是第一压块和第二压块连接结构俯视图，图5是预紧压板的俯视图，图6是承载盖的整体结构主视图，图7是图6的仰视图，图8是基台的整体结构主视图，图9是图8的俯视图。

具体实施方式一：结合图1～图9说明本实施方式，本实施方式的三自由度一体化粘滑式直线定位装置包括承载盖1、驱动单元2和基台3，所述的承载盖1包括承载板1-1和与驱动单元2相配合的盖套1-2，盖套1-2固接在承载板1-1的板面上，所述的驱动单元2包括第一压块2-2、第二压块2-1、弹性驱动座2-6、压电陶瓷驱动器2-15、导向柱2-16、触足2-14、位移板2-7、预紧压板2-9和多个滚珠2-8，所述的弹性驱动座2-6为具有一个方形空腔2-5的驱动座，第一压块2-2和第二压块2-1均设置在弹性驱动座2-6的上弹性板2-4的上方，第二压块2-1和第一压块2-2之间夹持有导向柱2-16且第二压块2-1和第一压块2-2可拆卸连接，导向柱2-16的下端面与弹性驱动座2-6的上弹性板2-4的上端面连接，弹性驱动座2-6的方形空腔2-5内沿导向柱2-4的轴向由上至下依次设有压电陶瓷驱动器2-15、触足2-14、位移板2-7和预紧压板2-9，压电陶瓷驱动器2-15的上端面与弹性驱动座2-6的上弹性板2-4的下端面连接，压电陶瓷驱动器2-15的下端面与触足2-14的上端面连接，触足2-14的下端面与位移板2-7的上端面连接，预紧压板2-9的上端面上设有多个盲孔2-18，每个盲孔2-18内设有一个滚珠2-8，位移板2-7的下端面与多个滚珠2-8的外端面滑动接触，预紧压板2-9的下端面与弹性驱动座2-6的下弹性板2-13的上端面连接，位移板2-7的长度方向的两端设置在弹性驱动座2-6的方形空腔2-5的外部且分别与基台3可拆卸连接，下弹性板2-13的下部设有一个第二空腔2-10，承载盖1与第二压块2-1可拆卸连接。

具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述的触足2-14的形状为平板形或半球形。如此设置，满足设计要求。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述的盲孔2-18的个数为四个，四个盲孔2-18呈十字形设置在预紧压板2-9的上端面上，四个盲孔2-18的中心所形成的四边形的边长相等。如此设置，有效地减小了位移板运动时的摩擦力，满足设计要求。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图8～图9说明本实施方式，本实施方式所述的基台3包括基板3-2和箱体3-1，基板3-2为中心开口的板，箱体3-1为由四个凹槽板3-1-1焊接而成的且两端开口的箱体，箱体3-1中相对的两个凹槽板3-1-1的两个凹槽正对设置，其中一组正对设置的两个凹槽板3-1-1的内板面上各固接有一个凸耳3-1-2，每个凸耳3-1-2的中部设有一个第一孔3-1-3，箱体3-1的一个开口端固接在基板3-2的开口处，基板3-2的板面上位于箱体3-1外侧的四个拐角处分别设有一个第二孔3-2-1。如此设置，满足设计要求。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1和图8说明本实施方式，本实施方式的位移板2-7上位于方形空腔2-5的外部的两端分别设有一个第二螺纹通孔2-19，位移板2-7与基台3通过装在相应凸耳3-1-2上的第一孔3-1-3并与第二螺纹通孔2-19螺纹连接的第二螺钉可拆卸连接，如此设置，满足设计要求。其它与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述的第一压块2-2为端面中部具有V形面的压块，所述导向柱2-16的外圆周侧面具有一个沿导向柱2-16轴向的平面，该导向柱上的平面贴靠在第一压块2-2的V形面的任意一个端面上。如此设置，能有效限制导向柱旋转运动，并能实现竖直运动，满足设计要求。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述的第二压块2-1为端面中部具有U形面的压块，导向柱2-16的外圆周侧面置于第二压块2-1的U形面内。如此设置，能有效限制导向柱旋转运动，并能实现竖直运动，满足设计要求。其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述的装置还包括两个弹簧2-17，所述的第一压块2-2上设有两个沉孔2-2-1，所述的第二压块2-1上设有两个第三螺纹孔2-1-1，每个沉孔2-2-2内设置有一个弹簧2-17，第一压块2-2与第二压块2-1通过装在相应的沉孔2-2-1内的弹簧2-17内并与第三螺纹孔2-1-1螺纹连接的第三螺钉可拆卸连接。如此设置，有利于导向柱的夹持和预紧力的调节，满足设计要求。其它与具体实施方式一、六或七相同。

具体实施方式九：结合图6和图7说明本实施方式，本实施方式的承载板1-1上位于盖壳1-2内的端面上设有两个第二孔1-1-1，第二压块2-1的上端面设有两个第四螺纹孔2-1，承载盖1与第二压块2-1通过装在相应的第二孔1-1-1并与第四螺纹孔2-1螺纹连接的第四螺钉可拆卸连接。如此设置，能实现位移的测定，满足设计要求。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的装置还包括第一螺钉2-11，弹性驱动座2-6的底部中心处设有第一螺纹通孔2-12，第一螺钉2-11与第一螺纹通孔2-12螺纹连接，第一螺钉2-11的上端顶靠在下弹性板2-13上。如此设置，便于预紧压板的预紧调节，满足设计要求。其它与具体实施方式一相同。

工作原理

工作时，将驱动单元中的压电陶瓷驱动器2-15、触足2-14、位移板2-7和预紧压板2-9由上至下一次放入驱动座的方形空腔2-5内，同时将多个滚珠放入预紧压板2-9上的盲孔2-18内，通过第一螺钉2-11将上述的压电陶瓷驱动器2-15、触足2-14、位移板2-7和预紧压板2-9预紧，然后将驱动单元2置于基台3的箱体3-1内，并将驱动单元2和基台3连接，最后将承载盖1套装在驱动单元2内，并将承载盖1和驱动单元2上的第二压块2-1连接，装置安装调试完成后，将一定的承载物置于承载盖1的上端面，通过控制压电陶瓷驱动器2-15运动方式，即输入不同的脉冲信号，压电陶瓷驱动器2-15将输出时序平面或竖直位移，可实现(X轴、Y轴和Z轴)三个自由度的直线位移输出，进而完成连续位移的方向和步长，以达到实现物体位移的测定。