[實(shí)用新型]橢圓振動(dòng)壓電驅(qū)動(dòng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920351662.1
• 申請(qǐng)日: 2019-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209389957U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊曉峰;郭文鑫;李濤;劉佳慧;范昊寅;唐金巖;黃虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 楊曉峰
• 主分類號(hào): H02N2/02
• 分類號(hào): H02N2/02;H02N2/06
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

本實(shí)用新型涉及一種橢圓振動(dòng)壓電驅(qū)動(dòng)器，屬于壓電精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括基座、驅(qū)動(dòng)單元、動(dòng)子、間隙調(diào)節(jié)單元；驅(qū)動(dòng)單元由柔順機(jī)構(gòu)、兩組壓電疊堆和楔塊組成，其中柔順機(jī)構(gòu)具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)，左右各分布有呈相互垂直的兩組柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，并交叉于正前端，實(shí)現(xiàn)對(duì)左右壓電疊堆產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)的合成輸出；間隙調(diào)節(jié)單元和動(dòng)子均通過(guò)沉頭螺釘與基座連接。優(yōu)點(diǎn)在于：從驅(qū)動(dòng)原理上抑制了回退運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，改善了壓電驅(qū)動(dòng)器的輸出性能，增強(qiáng)了其在精密光學(xué)、顯微操作、微觀力學(xué)性能測(cè)試等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及壓電精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種橢圓振動(dòng)壓電驅(qū)動(dòng)器。本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)器相比現(xiàn)有的粘滑、慣性、寄生等驅(qū)動(dòng)原理和驅(qū)動(dòng)器，從驅(qū)動(dòng)原理上抑制了回退運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，改善了壓電驅(qū)動(dòng)器的輸出性能，增強(qiáng)了其在精密光學(xué)、顯微操作、微觀力學(xué)性能測(cè)試等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

背景技術(shù)

隨著機(jī)械、裝備、儀器的微小型化與精密化，精密定位裝置在微/納米操作、精密光學(xué)、精密儀器等領(lǐng)域的需求日益增長(zhǎng)。壓電精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)作為一種新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)，因其輸出精度與分辨率高、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)緊湊等顯著優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于研制各類精密驅(qū)動(dòng)裝置中。在這其中，采用壓電疊堆直接驅(qū)動(dòng)的裝置最為簡(jiǎn)單且控制方便，但壓電疊堆本身輸出位移非常有限，通常僅有幾微米至幾十微米，不能滿足眾多實(shí)際應(yīng)用中的運(yùn)動(dòng)行程需求，因此精密大行程壓電驅(qū)動(dòng)器的研究與應(yīng)用在近年來(lái)得到廣泛關(guān)注。目前，比較常見(jiàn)的大行程壓電驅(qū)動(dòng)器主要有尺蠖式、慣性式和粘滑式三種。尺蠖式壓電驅(qū)動(dòng)器模仿自然界的尺蠖運(yùn)動(dòng)過(guò)程，通常采用3組壓電疊堆實(shí)現(xiàn)鉗位與驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)序控制，其輸出力較大，理論上可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。但是，尺蠖式壓電驅(qū)動(dòng)器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用壓電疊堆數(shù)量較多，導(dǎo)致其加工、裝配、控制復(fù)雜，而且鉗位與驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)切換過(guò)程易產(chǎn)生沖擊，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，以上問(wèn)題大大限制了其實(shí)際應(yīng)用。慣性式和粘滑式驅(qū)動(dòng)器相比尺蠖式，結(jié)構(gòu)與控制更為簡(jiǎn)單，但是其驅(qū)動(dòng)原理導(dǎo)致承載能力低，而且輸出曲線存在較為顯著的回退運(yùn)動(dòng)，降低了其位移輸出效率，增加了控制的復(fù)雜性。通過(guò)以上分析可以看出，現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)原理和驅(qū)動(dòng)器，雖然可以實(shí)現(xiàn)大行程，但是亦存在一些技術(shù)難題。為此，需要進(jìn)一步提出新的壓電驅(qū)動(dòng)原理，并研制相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、控制簡(jiǎn)單同時(shí)無(wú)回退的大行程步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種橢圓振動(dòng)壓電驅(qū)動(dòng)器，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題。本實(shí)用新型的橢圓振動(dòng)壓電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)控方式靈活多樣，為實(shí)現(xiàn)壓電驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生無(wú)回退步進(jìn)運(yùn)動(dòng)提供了一種可行方案。

本實(shí)用新型的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

橢圓振動(dòng)壓電驅(qū)動(dòng)器，包括基座2、驅(qū)動(dòng)單元、動(dòng)子1、間隙調(diào)節(jié)單元4，所述驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)螺釘與間隙調(diào)節(jié)單元4連接，間隙調(diào)節(jié)單元4通過(guò)沉頭螺釘與基座2連接，所述動(dòng)子1位于驅(qū)動(dòng)單元的前端，通過(guò)沉頭螺釘與基座2連接。

所述的驅(qū)動(dòng)單元包括壓電疊堆3、柔順機(jī)構(gòu)5、楔塊6，所述壓電疊堆3通過(guò)楔塊6預(yù)緊安裝在柔順機(jī)構(gòu)5凹槽內(nèi)；所述柔順機(jī)構(gòu)5具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)，左右各分布有呈相互垂直的兩組柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，并交叉于正前端，實(shí)現(xiàn)對(duì)左右兩組壓電疊堆3產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)的合成輸出。

本實(shí)用新型的有益效果在于：通過(guò)本實(shí)用新型提供的橢圓振動(dòng)壓電驅(qū)動(dòng)器，可以從原理上抑制以往基于粘滑、慣性、寄生等原理研制的驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)的回退運(yùn)動(dòng)，大大改善壓電驅(qū)動(dòng)器的輸出性能，提升其輸出效率，進(jìn)而擴(kuò)展其在精密光學(xué)、顯微操作、微觀力學(xué)性能測(cè)試等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓、頻率、間隙均可調(diào)節(jié)動(dòng)子的速度，又兼具粘滑式驅(qū)動(dòng)器的理論無(wú)限行程的優(yōu)點(diǎn)。適用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。

圖1為本實(shí)用新型的橢圓振動(dòng)壓電驅(qū)動(dòng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的柔順機(jī)構(gòu)俯視示意圖；