[发明专利]一种步进式压电陶瓷旋转驱动器及驱动方法

权利要求书

1.一种步进式压电陶瓷旋转驱动器，其特征在于：包括固定在固定底板(9)上的精密轴承(8)，安装于精密轴承(8)内圈的输出轴(7)，内端设置在输出轴(7)周圈的箝位机构(1)、第一驱动机构(3)和第二驱动机构(5)，分别安装在箝位机构(1)、第一驱动机构(3)和第二驱动机构(5)中长轴上的箝位用压电陶瓷驱动器(2)、第一压电陶瓷驱动器(4)和第二压电陶瓷驱动器(6)，所述箝位机构(1)、第一驱动机构(3)和第二驱动机构(5)的外端固定在驱动壳体(10)上，所述输出轴(7)的圆心在箝位机构(1)的短轴线上，所述输出轴(7)的圆心不在第一驱动机构(3)和第二驱动机构(5)的短轴线上；所述箝位用压电陶瓷驱动器(2)、第一压电陶瓷驱动器(4)和第二压电陶瓷驱动器(6)通电伸长时分别能够使箝位机构(1)、第一驱动机构(3)和第二驱动机构(5)的长轴产生变形，该变形将引起其短轴长度缩短，从而使箝位机构(1)、第一驱动机构(3)和第二驱动机构(5)与输出轴7脱离接触，而在箝位用压电陶瓷驱动器(2)、第一压电陶瓷驱动器(4)和第二压电陶瓷驱动器(6)断电状态下，分别能够使箝位机构(1)、第一驱动机构(3)和第二驱动机构(5)恢复原长，与输出轴(7)进行接触从而对输出轴(7)施加作用力。

2.根据权利要求1所述的一种步进式压电陶瓷旋转驱动器，其特征在于：所述箝位机构(1)、第一驱动机构(3)和第二驱动机构(5)与所述驱动壳体(10)位于同一平面内，由精密慢走丝线切割机床一体加工而成。

3.根据权利要求1所述的一种步进式压电陶瓷旋转驱动器，其特征在于：所述箝位机构(1)、第一驱动机构(3)和第二驱动机构(5)为桥式位移放大机构。

4.权利要求1所述一种步进式压电陶瓷旋转驱动器的驱动方法，其特征在于：初始状态，箝位用压电陶瓷驱动器(2)、第一压电陶瓷驱动器(4)和第二压电陶瓷驱动器(6)均不通电，箝位机构(1)、第一驱动机构(3)和第二驱动机构(5)与输出轴(7)相接触，靠摩擦力进行箝位，驱动器处于锁止状态；步进旋转时分为两种情况：

逆时针旋转：此时第二压电陶瓷驱动器(6)始终保持通电状态不变，即第二驱动机构(5)始终与输出轴(7)始终脱离接触，由箝位用压电陶瓷驱动器(2)和第一压电陶瓷驱动器(4)驱动驱动器实现旋转步进，通过不断循环如下两步运动即实现步进旋转：

第一步，第一压电陶瓷驱动器(4)通电伸长，使得第一驱动机构(3)实现短轴变形从而与输出轴(7)脱离接触；箝位用压电陶瓷驱动器(2)保持断电状态，使得箝位机构(1)与输出轴(7)相接触，靠摩擦力进行箝位；

第二步，箝位用压电陶瓷驱动器(2)通电伸长，箝位机构(1)与输出轴(7)脱离接触；基本与此同时，第一压电陶瓷驱动器(4)断电，第一驱动机构(3)与输出轴(7)接触并使其产生逆时针转动；重复上述两步，驱动器实现逆时针旋转步进。

顺时针旋转：此时第一压电陶瓷驱动器(4)始终保持通电状态不变，即第一驱动机构(3)始终与输出轴(7)始终脱离接触，由箝位用压电陶瓷驱动器(2)和第二压电陶瓷驱动器(6)驱动驱动器实现旋转步进，通过不断循环如下两步运动即可实现步进旋转：

第一步，第二压电陶瓷驱动器(6)通电伸长，使得第二驱动机构(5)实现纵向变形从而与输出轴(7)脱离接触；箝位用压电陶瓷驱动器(2)保持断电状态，使得箝位机构(1)与输出轴(7)相接触，靠摩擦力进行箝位。然后通过不断循环如下两步运动即可实现步进旋转；

第二步，箝位用压电陶瓷驱动器(2)通电伸长，箝位机构(1)与输出轴(7)脱离接触；基本与此同时，第二压电陶瓷驱动器(6)断电，第二驱动机构(5)与输出轴(7)接触并使其产生顺时针转动，重复上述两步，驱动器实现顺时针旋转步进。