[發明專利]一種納米定位壓電線性促動器及其驅動方法

在審

• 申請號: 201811028677.0
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109150001A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 賈靜;張瑩
• 申請（專利權）人: 三英精控（天津）儀器設備有限公司
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02
• 代理公司: 天津協眾信創知識產權代理事務所(普通合伙) 12230
• 代理人: 王力強

本發明公開了一種納米定位壓電線性促動器，包括外殼、底蓋、驅動臂、壓電陶瓷和驅動螺釘，外殼與底蓋連接且二者之間形成一空腔，驅動臂安裝在該空腔內，壓電陶瓷安裝在驅動臂上，驅動臂的兩端分別形成一第一鉗口和第二鉗口，驅動螺釘設置在第一鉗口內，第二鉗口與外殼連接，驅動螺釘通過預緊螺母、第一螺釘與底蓋連接以用于固定支撐驅動螺釘，在驅動螺釘的末端安裝有鎖緊螺母用于鎖緊驅動螺釘。本發明的有益效果是壓電陶瓷安裝在驅動臂內壁，減少零件的同時降低裝配誤差，并且從整體上提高促動器的剛度，保證促動器的運行穩定；同時鉗口與驅動螺釘螺紋配合增大二者間的接觸面積，降低對促動器的損壞，延長使用壽命，提高促動器的負載能力。

技術領域

本發明屬于精密儀器設備技術領域，尤其是涉及一種納米定位壓電線性促動器及其驅動方法。

背景技術

隨著微納米技術的發展，眾多工程技術領域的研究都迫切需要亞微米級、微/納米級的精密促動器，但是基于電磁感應原理的電磁電機再微型化。高功重比的發展方向上很難突破。傳統的驅動裝置，例如普通電機、絲杠螺母、蝸輪蝸桿等宏觀大尺寸驅動裝置已很難滿足精度要求。因此，各國致力于研究性能更優越的新型高精度驅動裝置。

隨著材料科學的發展，新型功能材料為這些應用提出了新的解決方案，其中壓電型精密促動器憑借其分辨率高、頻率響應好、高負載體積小、無電磁干擾、易于實現一體化閉環控制等優點，在各領域得到了廣泛的應用。

壓電促動器主要包括：(1)信號控制式慣性壓電促動器，其驅動原理是采用非對稱的驅動信號作為動力源，并匹配前進和后退方向上對稱的摩擦力實現驅動，但是需要簡歷里復雜和精密的信號控制系統，對促動器整機的微小化和集成化帶來一定難度；(2)摩擦控制式慣性壓電精密促動器，其驅動原理是采用對稱的驅動信號和機械夾持結構共同作用產生的驅動力作為動力源，通過前進與后退方向上非對稱的摩擦力實現驅動，但是摩擦力是非線性的，由于與接觸面的情況、時效、溫度、磨損和加工裝配誤差會對促動器造成影響，導致促動器的運動穩定性差、分辨率低、負載能力小。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單、操作簡單、分辨率高、結構緊湊、促動器負載能力大、生產效率高的納米定位壓電線性促動器。

本發明的技術方案如下：

一種納米定位壓電線性促動器，包括外殼、底蓋、驅動臂、壓電陶瓷和驅動螺釘，所述外殼與底蓋連接且二者之間形成一空腔，所述驅動臂安裝在該空腔內，所述壓電陶瓷安裝在所述驅動臂上，所述驅動臂的兩端分別形成一第一鉗口和第二鉗口，所述驅動螺釘設置在所述第一鉗口內，所述第二鉗口與所述外殼連接，所述驅動螺釘通過預緊螺母、第一螺釘與底蓋連接以用于固定支撐所述驅動螺釘，在所述驅動螺釘的末端安裝有鎖緊螺母用于鎖緊所述驅動螺釘。

在上述技術方案中，所述第一鉗口為螺紋鉗口，且與所述驅動螺釘過盈配合。

在上述技術方案中，所述第一鉗口上設有驅動鋼絲，所述驅動鋼絲的一端與第一鉗口連接，另一端安裝在所述驅動臂上，以使彈性夾持力提供正壓力。

在上述技術方案中，所述第一鉗口與第二鉗口的結構完全相同，且以所述驅動臂的中心為對稱中心呈中心對稱結構。

在上述技術方案中，所述驅動螺釘的前端安裝有螺母，上所述螺母通過頂絲與所述驅動螺釘周向固定。

在上述技術方案中，所述驅動臂通過固定螺釘與所述底蓋連接。

在上述技術方案中，所述驅動臂的側面開設有槽，所述壓電陶瓷安裝在所述槽內。

在上述技術方案中，所述驅動臂為楔形鉸鏈。

一種納米定位壓電線性促動器的驅動方法，該方法包括以下步驟：

(1)對所述壓電陶瓷施加緩慢電信號，使得壓電陶瓷伸長并推動所述驅動臂的兩個鉗口沿相反方向滑動，以帶動夾持在所述第一鉗口內的驅動螺釘轉動；