[實用新型]一種具有各向異性摩擦表面的交替步進壓電粘滑驅動器

有效

• 申請號: 201920110706.1
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN209313746U
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 丁肇辰;董景石;徐智;尹浩杰;王喆;周曉勤
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06;H02N2/04
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

本實用新型涉及一種具有各向異性摩擦表面的交替步進壓電粘滑驅動器，該驅動器由定子、預緊力加載平臺、固定基座、動子四部分組成。其中定子包括“工”字前梁、“工”字連接梁、“工”字后梁、復位彈簧、直圓柔性鉸鏈、壓電疊堆和驅動足。所述驅動足中設置有平行導向機構，保證了預緊后，驅動足與動子之間仍為面接觸；動子和驅動足接觸表面采用納米制造技術使摩擦具有方向依賴性，當動子向右運動時產生的摩擦力小于向左運動時產生的摩擦力；控制壓電疊堆的伸長與縮短，使驅動足交替向右形變推動動子向右運動，從而達到交替步進的效果。本實用新型具有控制精度高、結構簡單緊湊、運動行程大等特點。

技術領域

本實用新型涉及一種各向異性摩擦表面的交替步進壓電粘滑驅動器，屬于壓電精密驅動領域。

背景技術

近些年來，微納米技術得到了快速發展，在超精密加工、機器人、光學工程、計算機、航空航天科技、精密測量、現代醫療等技術領域對精密驅動技術的需求日益增長，而微納米級精密驅動技術則是其關鍵技術。傳統的驅動裝置，例如伺服電機、氣壓傳動、液壓傳動等大尺寸的驅動裝置，雖然能夠完成較大載荷的輸出，但是其輸出精度比較低，已不能滿足現代科技對細微尺寸及精度的要求。在此背景下人們研發了許多新型驅動器，例如記憶合金電機、電致伸縮電機和壓電效應電機等，其中以壓電材料為驅動原件的驅動器因為其結構簡單，容差性強等優點成為近年來精密驅動裝置的一個重要研究方向。

壓電粘滑驅動主要是將鋸齒激勵電信號施加于壓電元件，激發定子產生快慢交替的運動變形，控制定子與動子在“粘”和“滑”兩種運動狀態之間的相互轉換，利用摩擦力驅動動子實現機械運動輸出。當前的壓電粘滑驅動器工作過程可以分為緩慢變形與快速回復階段，在這兩個過程中定子和動子間的摩擦力起到不同作用，緩慢變形階段表現為摩擦驅動力，快速回復階段表現為摩擦阻力，由于摩擦阻力對運動的影響，使得工作效率降低。

發明內容

為了達到交替步進的運動效果，同時提高驅動器的輸出效率，本實用新型公開了一種各向異性摩擦表面的交替步進壓電粘滑驅動器。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種具有各向異性摩擦表面的交替步進壓電粘滑驅動器，其特征在于該壓電粘滑驅動器由定子(1)、預緊力加載平臺(2)、固定基座(3)和動子(4)四部分組成；其中定子(1)固定安裝在預緊力加載平臺(2)上，預緊力加載平臺(2)安裝在固定基座(3)上，動子(4)安裝在固定基座(3)上并與驅動足彈性接觸；所述定子(1)包括“工”字前梁(1-1)、直圓柔性鉸鏈(1-2)、“工”字連接梁(1-3)、C形復位彈簧(1-4)、“工”字后梁(1-5)、安裝孔(1-6)、倒C形復位彈簧(1-7)、壓電疊堆(1-8)、第一驅動足(1-9)、第二驅動足(1-10)；定子(1)剛性部分呈“工”字型；“工”字前梁(1-1)和“工”字連接梁(1-3)之間設置有直圓柔性鉸鏈(1-2)，便于“工”字前梁(1-1)轉動；第一驅動足(1-9)設置在“工”字前梁(1-1)的左端，第二驅動足(1-10)設置在“工”字前梁(1-1)的右端，且第一、第二驅動足(1-9、1-10)均向右傾斜；“工”字前梁(1-1)與“工”字后梁(1-5)右端通過C形復位彈簧(1-4)連接；“工”字前梁(1-1)與“工”字后梁(1-5)左端通過倒C形復位彈簧(1-7)連接；“工”字后梁(1-5)兩端設置有兩個安裝孔(1-6)，用于將定子(1)固定在預緊力加載平臺(2)上；壓電疊堆(1-8)設置在倒C形復位彈簧(1-7)與“工”字連接梁(1-3)中間；驅動足與動子(4)摩擦表面具有各向異性，即動子(4)向右運動時產生的摩擦力小于向左運動時產生的摩擦力；給壓電疊堆(1-8)施加三角波，當壓電疊堆(1-8)伸長時，第一驅動足(1-9)向右形變推動動子(4)向右運動；當壓電疊堆(1-8)回縮時，第二驅動足(1-10)向右形變推動動子(4)向右運動，從而使動子(4)實現了交替步進的效果。

所述的一種具有各向異性摩擦表面的交替步進壓電粘滑驅動器，其特征在于所述第一、第二驅動足(1-9、1-10)中設置有平行導向機構(1-9-1、1-10-1)，保證了預緊后，驅動足與動子(4)之間仍為面接觸。