[实用新型]接触面正压力变化式压电旋转驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种压电精密旋转驱动器，该驱动器采用压电叠堆为驱动源。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，在光学、电子、航空、航天、机械制造、机器人、地震学、生物、医学及遗传工程等技术领域的研究都迫切需要亚微米级、纳米级的微位移技术，从而实现微/纳米级的微操作。作为微操作系统的核心部件，精密驱动器的发展就成为微操作系统发展水平的重要标志。目前的压电惯性驱动机构主要是利用压电元件的逆压电效应，采用非对称波形激励，形成双向非对称的惯性冲击力，与固定的摩擦力配合及适当机械结构的有机结合，通过电路系统的有序控制形成驱动作用，进而形成连续的定向运动。其中利用压电元件的快速变形产生惯性冲击力的驱动机构，是通过电路系统的设计，输出非对称电信号，使压电元件可以产生快速伸长、缓慢缩回，或缓慢伸长、快速缩回的运动形式，在交替电信号的作用下，驱动机构产生宏观上的单向运动。

发明内容

本实用新型提出一种接触面正压力变化式压电旋转驱动器，以解决产生非对称波电信号的控制电路比较复杂的问题，并用机械方式改变摩擦力。本实用新型采用的技术方案是：轴3与驱动器底座8固定连接，轴套7与底座8转动连接，轴套7绕轴3几何中心转动，压电叠堆一2、压电叠堆二5一端分别粘接在调整三角块6斜表面上、另一端分别与惯性质量块一1、惯性质量块二4粘接，压电叠堆一2与惯性质量块一1构成压电叠堆振子一，压电叠堆二5与惯性质量块二4构成压电叠堆振子二，调整三角块6与轴套(7)上的驱动平台固定连接，压电叠堆振子一、压电叠堆振子二相隔180°对称配置，反向安装，且与水平面的夹角α相同，该夹角α为30°～60°。

本实用新型一种实施方案，在与压电叠堆振子一和压电叠堆振子二相隔90°的位置，再分别对称反向安装压电叠堆振子三和压电叠堆振子四，该压电叠堆振子三结构是压电叠堆三9与惯性质量块三10粘接，该压电叠堆振子四结构是压电叠堆四11与惯性质量块四12粘接。

本实用新型一种实施方案，驱动元件压电叠堆的控制信号为周期性对称波。

本实用新型是在对称波的激励下，通过控制接触面和驱动器之间的正压力，利用压电惯性驱动器在机构运动方向上摩擦力矩比较小，非运动方向摩擦力矩相对大，使压电驱动器向摩擦阻力矩小的方向转动。显然这是一种利用正压力的变化而产生摩擦力偶的差值进行工作的压电惯性旋转驱动器，是将压电逆压电效应和摩擦力矩控制有机结合形成的驱动装置，同时为进一步在微小型机械、机器人的行走机构等系统的应用研究建立基础。

本实用新型提出利用对称波形电信号驱动压电叠堆快速伸长和缩短变形，产生双向相同的惯性冲击力，并结合控制驱动机构和支撑面之间的摩擦力的变化，形成压电惯性驱动器，这种惯性驱动器与目前研究的惯性冲击驱动器的主要区别是通过利用容易控制对称波电信号产生的对称的惯性冲击力与变化的非对称摩擦力的有机结合，使驱动器形成旋转运动。因此形成运动的作用方式有本质不同。

本实用新型旋转驱动器是采用单路对称波信号驱动，驱动电路简单，无电磁干扰，能实现大行程驱动，机械结构简单，运动速度快，并且压电元件非线性对驱动器的运动影响很小。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型旋转驱动机构的受力分析图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是本实用新型双向旋转驱动机构示意图。

具体实施方式

实施例1

轴3与驱动器底座8固定连接，轴套7与底座8转动连接，轴套7绕轴3几何中心转动，压电叠堆一2、压电叠堆二5一端分别粘接在调整三角块6斜表面上、另一端分别与惯性质量块一1、惯性质量块二4粘接，压电叠堆一2与惯性质量块一1构成压电叠堆振子一，压电叠堆二5与惯性质量块二4构成压电叠堆振子二，调整三角块6与轴套7上的驱动平台固定连接，压电叠堆振子一、压电叠堆振子二相隔180°对称配置，反向安装，且与水平面的夹角α相同，该夹角α为30°～60°。

其中驱动元件采用AE0505D16型的压电叠堆，控制信号为周期性对称波。

本实用新型工作时，惯性冲击力的大小与惯性块的质量及加速度有关，压电叠堆产生快速变形，由于压电叠堆的安装位置和地面呈一定角度(由三角块6调整)，压电叠堆振子一、二在水平面的投影方向相反，于是惯性冲击力的水平分力形成转矩，垂直分力将改变驱动机构和支撑面之间的正压力。