[發明專利]一種壓電直線促動器及控制方法

在審

• 申請號: 202010224443.4
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111327227A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 崔良玉;胡高峰;韓建鑫;靳剛;李占杰;賈靜;須穎
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學（中國職業培訓指導教師進修中心）;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;H02N2/06
• 代理公司: 天津市弘知遠洋知識產權代理有限公司 12238
• 代理人: 李延容

本發明屬于壓電促動器技術領域，具體涉及一種壓電直線促動器及控制方法。該橋式壓電驅動直線促動器，包括外殼、后蓋和推桿，所述外殼上設有后蓋，推桿貫穿外殼與后蓋，穿管處設有軸套，所述外殼內設有柔性鉸接微動機構，推桿通過柔性鉸接微動機構驅動，所述柔性鉸接微動機構通過壓電陶瓷驅動器進行驅動。其有益效果是：結構簡單緊湊，通過一個壓電陶瓷驅動器實現兩個驅動頭在兩個方向上的運動控制，成本低，控制方法簡單。

技術領域

本發明屬于壓電促動器技術領域，具體涉及一種壓電直線促動器及控制方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，各學科在微納米領域的發展要求對微納米驅動技術提出了更高的要求，如光學、生命科學、航空航天領域等對納米分辨率的運動控制要求有著迫切的需求，而傳動的機械運動機構即控制方法難以滿足要求。因此，各國學術界與產業局致力于新型精密運動控制裝置與方法的研究。

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

本發明為了彌補現有技術的缺陷，提供了一種壓電直線促動器及控制方法。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種壓電直線促動器，包括外殼、后蓋和推桿，所述外殼上設有后蓋，推桿貫穿外殼與后蓋，穿管處設有軸套，所述外殼內設有柔性鉸接微動機構，推桿通過柔性鉸接微動機構驅動，所述柔性鉸接微動機構通過壓電陶瓷驅動器進行驅動。

進一步，所述柔性鉸鏈微動機構中間為驅動空腔，柔性鉸鏈微動機構上設有傳動凹槽，推桿位于傳動凹槽內，壓電陶瓷驅動器位于驅動空腔內。

進一步，所述柔性鉸接微動機構上位于傳動凹槽與驅動空腔之間設有軟連接塊。

一種壓電直線促動器的控制方法，壓電陶瓷驅動器通過預緊螺栓安裝在其內部，壓電陶瓷驅動自由端運動，同時帶動中間呈對稱分布的兩個半圓形驅動頭相對運動，驅動頭沿著推桿徑向方向運動，同時，驅動端弧面上的精細螺紋與推桿螺紋嚙合并對推桿產生預緊力，由此使推桿產生微位移；通過預緊螺栓調節壓電陶瓷的預緊；通過非對稱三角波的電壓驅動，實現壓電陶瓷的黏滑驅動，通過調節施加的靜態電壓可調節預緊力，通過調節施加的動態電壓，可調整運動速度及運動方向。

本發明的有益效果是：結構簡單緊湊，通過一個壓電陶瓷驅動器實現兩個驅動頭在兩個方向上的運動控制，成本低，控制方法簡單。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

附圖1為本發明的結構示意圖；

附圖2為本發明柔性鉸鏈微動機構的結構示意圖。

圖中，1 外殼，2后蓋，3推桿,4軸套，5柔性鉸鏈微動機構，6壓電陶瓷驅動器，7軟連接塊，8傳動凹槽，9驅動空腔。

具體實施方式