[發明專利]一種步進式驅動裝置

在審

• 申請號: 202010049900.0
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111193436A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 李建平;萬嫩;溫建明;張昱;馬繼杰;胡意立
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H02N2/04
• 分類號: H02N2/04;H02N2/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于精密驅動領域，具體涉及一種步進式驅動裝置。本發明解決了慣性式壓電驅動裝置因回退現象導致輸出效率降低的技術問題。該驅動裝置包括驅動單元、彈簧機構、轉子、螺釘和底座；驅動單元與轉子接觸，通過螺釘安裝在底座上；彈簧機構弧形塊端與轉子接觸，螺紋旋鈕端安裝在底座上；在電壓信號激勵下，該裝置驅動單元可驅動轉子旋轉，彈簧機構與轉子在運動過程中接觸并產生摩擦力，可消除運動過程中轉子的回退運動，實現高效旋轉運動。該裝置可應用于精密超精密機械加工、微機電系統、微操作機器人、生物技術、航空航天等領域。

技術領域

本發明涉及一種微納精密驅動裝置，特別涉及一種步進式驅動裝置。

背景技術

具有微/納米級定位精度的精密驅動技術是超精密加工與測量、光學工程、智能機器人、現代醫療、航空航天科技等高尖端科學技術領域中的關鍵技術。為實現微/納米級的輸出精度，現代精密驅動技術的應用對驅動裝置的精度提出了更高要求。傳統的驅動裝置輸出精度低，整體尺寸大，無法滿足現代先進科技技術中精密系統對微/納米級高精度和驅動裝置尺寸微小的要求。壓電驅動裝置具有體積尺寸小、位移分辨率高、輸出負載大、能量轉換率高等優點，能實現微/納米級的輸出精度，已經越來越多地被應用到微定位和精密超精密加工中。壓電驅動裝置主要分為超聲型，尺蠖型和慣性型，超聲型壓電驅動裝置結構緊湊，噪聲低，但輸出功率小，效率較低，磨損問題嚴重導致其壽命短；尺蠖型壓電驅動裝置輸出精度和承載能力較高，但結構復雜，控制困難；慣性型壓電驅動裝置結構簡單，易于控制，能實現大行程高精度運動，但在運動過程中常出現回退現象導致輸出效率降低。因此，有必要設計一種能消除回退現象的慣性型壓電驅動裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種步進式驅動裝置，解決現有技術存在的上述問題。在電壓信號激勵下，本發明驅動單元可驅動轉子旋轉，彈簧機構與轉子在運動過程中接觸并產生摩擦力，可消除運動過程中轉子的回退，實現高效旋轉運動。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

一種步進式驅動裝置，包括驅動單元、彈簧機構、轉子、螺釘和底座；驅動單元與轉子接觸，通過螺釘安裝在底座上；彈簧機構一端與轉子接觸，一端安裝在底座上；在電壓信號激勵下，該裝置驅動單元可驅動轉子旋轉，彈簧機構與轉子在運動過程中接觸并產生摩擦力，可消除運動過程中轉子的回退，實現旋轉運動。

所述的驅動單元包含壓電疊堆、預緊楔塊、柔性鉸鏈機構，壓電疊堆和預緊楔塊安裝在柔性鉸鏈機構內，通過預緊楔塊進行預緊；螺釘可調節柔性鉸鏈機構與轉子間的初始預緊力；柔性鉸鏈機構為類平行四邊形，包含八個薄壁柔性鉸鏈，弧形凸起部分與轉子接觸，壓電疊堆得電伸長可推動弧形凸起部分頂緊轉子并帶動轉子旋轉。

所述的彈簧機構由弧形塊、彈簧和螺紋旋鈕固定連接為一體，弧形塊與轉子接觸，螺紋旋鈕安裝在底座上，通過螺紋旋鈕可調節弧形塊與轉子間的預緊力。

本發明的主要優勢在于：在電壓信號激勵下，該驅動裝置驅動單元可驅動轉子旋轉，彈簧機構與轉子在運動過程中接觸并產生摩擦力，可消除運動過程中轉子的回退，實現高效旋轉運動。該驅動裝置可應用于精密超精密加工、微操作機器人、微機電系統、大規模集成電路制造、生物技術等重要科學工程領域。

附圖說明

此處附圖說明用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。

圖1是本發明的等軸測視示意圖；

圖2是本發明的驅動單元柔性鉸鏈機構示意圖；

圖3是本發明的彈簧機構柔性鉸鏈機構示意圖；

圖中：

1.彈簧機構； 2.轉子； 3.底座；