[發明專利]被動箝位式壓電驅動器

有效

• 申請號: 201210149324.2
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102664554A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 曲建俊;郭文峰;王佳男
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 胡樹發

技術領域

本發明涉及一種壓電驅動器，具體涉及一種被動箝位式壓電驅動器。

背景技術

壓電驅動是目前全球應用比較廣泛的驅動方式，主要分為超聲頻率驅動的超聲波電機和低頻率驅動的箝位式壓電驅動器。超聲頻率驅動主要利用定子的共振表面產生橢圓運動驅動轉子的運行，多用于輸出力大，響應速度快的場合。箝位式壓電驅動器是利用壓電疊堆通電伸長來實現對導軌的夾緊與放松，進而實現驅動的一種微驅動裝置，其工作原理類似于蠕動類爬行動物，因此也通常被稱為尺蠖式或蠕動式壓電驅動器。其主要應用在輸出力大、定位精確高和低速運行的環境中。

目前，國內超聲驅動裝置的研究相對較多，并取得了一定的成果，而低頻壓電驅動的研究相對較少，大多數都處于實驗室研究階段，并未得到廣泛的應用。國外在超聲驅動裝置和低頻壓電驅動裝置這兩個方面的研究均較多，而且在航天、工業制造以及精密驅動方面有著廣泛的應用，例如美國、日本和德國。國內目前對主動箝位式的壓電驅動器研究較多，但仍存在著一定缺點。首先，主動箝位式壓電驅動器是通電箝位夾緊裝置，而在斷電的條件下驅動器不能實現對導軌的鎖緊，必須要保持通電電壓才能實現。其次，主動箝位裝置多數是通過壓電疊堆通電伸長使柔性鉸鏈變形實現對導軌的夾緊，如果箝位裝置與導軌間的間隙較大，則箝位裝置對導軌的箝位力較小或者不能箝位，壓電疊堆的性能不能完全發揮；如果箝位裝置與導軌間的距離太小，并且箝位裝置加工精度較低，則會導致壓電疊堆斷電時，箝位裝置不能與導軌完全分離，兩者之間產生滑動摩擦，導致箝位裝置磨損，對加工精度和調整提出了很大的難度。

授權公告日為1999年2月3日、授權公告號為CN1206865A的發明專利公開了一種蠕動式壓電/電致伸縮微進給定位裝置，該裝置采用了被動箝位蠕動方式驅動器，其箝位方式雖然為被動箝位并且運用了放大機構，但其預緊力的調節是通過配合過盈量來控制的，其控制靈活性較差，同時，其箝位放大結構的結構形式比較復雜。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有被動箝位式壓電驅動器預緊力的調節是通過配合過盈量來控制的，其控制靈活性較差，同時，其箝位放大結構的結構形式比較復雜的問題，進而提供一種被動箝位式壓電驅動器。

本發明的技術方案是：被動箝位式壓電驅動器包括第一箝位機構、驅動機構、第二箝位機構和導軌，

第一箝位機構包括第一上底板、第一下底板、第一箝位三角放大機構、第一上蓋板、第一下蓋板、兩個第一箝位壓電疊堆、兩個第一碟簧和兩個第一圓柱，第一上底板和第一下底板上下平行設置，且第一上底板和第一下底板之間通過兩個第一圓柱支撐連接，第一上底板和第一下底板的中心分別開有第一上箝位壓電疊堆放置孔和第一下箝位壓電疊堆放置孔，第一箝位三角放大機構的上下兩端分別設有一個第一箝位壓電疊堆，兩個第一箝位三角放大機構分別設置在第一上箝位壓電疊堆放置孔和第一下箝位壓電疊堆放置孔內，第一上蓋板和第一下蓋板分別固定蓋裝在第一上底板和第一下底板上，兩個第一連接件分別水平旋擰在第一上底板和第一下底板上，每個第一連接件均與第一箝位三角放大機構之間各設有一個第一碟簧，

第二箝位機構包括第二上底板、第二下底板、第二箝位三角放大機構、第二上蓋板、第二下蓋板、兩個第二箝位壓電疊堆、兩個第二碟簧和兩個第二圓柱，第二上底板和第二下底板上下平行設置，且第二上底板和第二下底板之間通過兩個第二圓柱支撐連接，第二上底板和第二下底板的中心分別開有第二上箝位壓電疊堆放置孔和第一下箝位壓電疊堆放置孔，第二箝位三角放大機構的上下兩端分別設有一個第二箝位壓電疊堆，兩個第二箝位三角放大機構分別設置在第二上箝位壓電疊堆放置孔和第一下箝位壓電疊堆放置孔內，第二上蓋板和第二下蓋板分別固定蓋裝在第二上底板和第二下底板上，兩個第二連接件分別水平旋擰在第二上蓋板和第二下蓋板上，每個第二連接件均與第二箝位三角放大機構之間各設有一個第二碟簧，

第一箝位機構和第二箝位機構由右至左依次設置，且導軌依次穿設在第一箝位機構的第一箝位三角放大機構和第二箝位機構的第二箝位三角放大機構上，第一箝位機構和第二箝位機構之間通過驅動機構連接，

驅動機構包括上驅動機構和下驅動機構，上驅動機構包括一組上楔塊、上驅動壓電疊堆、上柔性鉸鏈和一組上伸縮桿，一組上楔塊包括第一上楔塊和第二上楔塊，第一上楔塊的斜面和第二上楔塊的斜面貼合設置，一組上楔塊設置在第一上底板上，第三連接件穿設在第一上底板上，且所述第三連接件與第一上楔塊相抵，上驅動壓電疊堆搭設在第一上底板和第二上底板上，第一上底板和第二上底板之間固裝有一組上伸縮桿，上柔性鉸鏈設置在一組上楔塊和上驅動壓電疊堆之間，