[實用新型]預摩擦力調控寄生原理壓電驅動器輸出性能的裝置

有效

• 申請號: 201721829016.9
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN207573263U
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 黃虎;楊智鑫;周曉勤;趙宏偉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02N2/04
• 分類號: H02N2/04
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

本實用新型涉及一種預摩擦力調控寄生原理壓電驅動器輸出性能的裝置，屬于精密機械領域。裝置包括基座、驅動單元、預摩擦力調控單元，驅動單元通過抓爪墊塊與基座連接，預摩擦力調控單元通過摩擦墊塊與基座連接。通過調整預緊螺釘，改變動子運動時的摩擦力，從而對寄生原理壓電驅動器輸出性能進行調控，實現提高壓電驅動器在驅動電壓為零時的自鎖性和抑制運動過程中的回退現象的雙重效果。優點在于：結構簡單、控制便捷，通過預摩擦力既可以增強壓電驅動器在驅動電壓為零時的自鎖性，又可以有效抑制運動過程中的回退現象，從而提升壓電驅動器的輸出性能，增強其在超精密加工、裝配、精密測量技術、精密光學、生物醫學工程等領域的應用。

技術領域

本實用新型涉及精密機械領域，特別涉及一種預摩擦力調控寄生原理壓電驅動器輸出性能的裝置。通過施加預摩擦力的方式對在精密定位、精密加工、精密夾持、顯微操作等領域有廣泛應用的壓電驅動器的輸出性能進行有效調控，減小甚至消除其回退運動并增強其自鎖性，以擴展其應用領域和適用場合。

背景技術

壓電驅動器由于具有定位精度高、頻響快、能耗低、重量輕、體積小等優勢，在精密機械與納米技術等領域發揮越來越重要的作用，廣泛應用于超精密加工、裝配、精密測量技術、精密光學、生物醫學工程等諸多前沿科學領域之中。

目前，尺蠖仿生驅動、粘滑驅動、慣性驅動、寄生運動驅動等幾種典型的驅動原理被應用于研制具有大行程輸出能力的壓電驅動器。其中，粘滑、慣性、寄生原理壓電驅動器相對于尺蠖式壓電驅動器而言，具有結構簡單、加工裝配容易、控制系統簡單、步進速度快等優勢，因此具有非常廣闊的應用前景，但是其位移輸出曲線往往存在非線性、回退等現象以及驅動電壓為零時的自鎖性較差等問題，影響了其輸出性能和適用場合，并為其精密定位和控制帶來了困難。如文獻《粘滑式慣性壓電精密驅動器設計分析與試驗研究》提出了一種粘滑慣性式壓電驅動器新結構，設計了閉環控制系統，并通過試驗證實了該驅動器可以完成較高精度的定位，但是從位移曲線圖中可以發現，在驅動過程中會產生較為嚴重的回退運動，并且該驅動器并沒有在自鎖性方面有特殊設計，很難保證在驅動過程中受到外力時的運動穩定性，這兩方面會對此類高精度驅動器的使用和控制產生負面影響。文獻《Modeling of piezoelectric-driven stick–slip actuators》基于粘滑原理設計了一種線性驅動器，該設計可以較為精確地進行驅動，但欠缺自鎖方面設計，并且從實驗結果也可以看出粘滑式壓電驅動器的回退運動也非常明顯。文獻《A novel driving principle bymeans of the parasitic motion of the microgripper and its preliminaryapplication in the design of the linear actuator》給出了一種新穎的寄生運動原理壓電驅動器，實現了較高的定位分辨率，然而從其位移輸出曲線亦可以看出寄生運動原理壓電驅動器也存在較為顯著的回退和非線性現象，并且自鎖性差。綜上可以看出，粘滑、慣性、寄生運動等驅動方式雖然相比于尺蠖式有著諸多優點，但是在自鎖性方面存在問題，并且位移輸出曲線上的回退和非線性現象普遍存在于各種原理的壓電驅動器中。因此，如何減小、甚至消除壓電驅動器運動過程中的回退現象、提高壓電驅動器在驅動電壓為零時的自鎖性，依然是一個難點，也是急需解決的難題。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種預摩擦力調控寄生原理壓電驅動器輸出性能的裝置，解決了現有技術存在的上述問題，通過施加預摩擦力的方式對在精密定位、精密加工、精密夾持、顯微操作等領域有廣泛應用的壓電驅動器的輸出性能進行有效調控，減小甚至消除其回退運動并增強其自鎖性，以擴大壓電驅動器的應用范圍和領域。

本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現：

預摩擦力調控寄生原理壓電驅動器輸出性能的裝置，包括基座、驅動單元、預摩擦力調控單元，所述驅動單元通過抓爪墊塊9及螺釘與基座1連接，預摩擦力調控單元通過摩擦墊塊2與基座1連接。