[发明专利]一种直线运动压电驱动器

说明书

技术领域

本发明属于精密驱动技术领域，涉及一种直线驱动定位装置，具体是一种直线运动压电驱动器。

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，人类对微观领域的研究越来越深。尤其在超精密加工、微机电系统、微小机器人等领域，对装置微型化和精密定位的要求越来越高。传统的驱动器如电磁电机等宏观大尺寸驱动装置已不能满足这些要求，各种新原理的驱动器应运而生。基于压电元件激励的驱动器以其体积小、位移分辨率高、响应快、不受磁场影响等优点得到了非常广泛的研究和应用。目前，压电驱动器根据振动模式可分为共振式和非共振式。共振式压电驱动器通过压电元件的高频振动激发基体结构产生共振来工作，如压电超声电机。这类驱动器具有许多优点，但对电压频率、基体结构尺寸非常敏感，批量化生难以保证其性能和稳定性的一致。非共振式压电驱动器是利用叠层压电叠堆来激励基体产生振动，如仿生式尺蠖型驱动器等。传统的尺蠖型压电驱动器的精度在很大程度上依赖于导向机构的加工精度，且箝位机构的磨损最终将导致机构无法箝位从而使驱动器失效，另外此类驱动器的结构设计比较复杂，不利于构建多自由度运动平台。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术的缺陷和不足，设计一种新型压电直线驱动器，实现大行程、高精度的定位要求。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种直线运动压电驱动器，包括弹性元件、驱动单元和静平台，所述弹性元件由一根水平梁连接若干个齿柱组成，每两个齿柱间围成空槽，空槽内放置压电叠堆和预紧装置，形成一个驱动单元；所述预紧装置用于调节施加于压电叠堆的初始预紧力大小。

所述预紧装置包括预紧楔块和预紧螺栓，预紧楔块包括上下两个楔块，上楔块与下楔块通过斜面配合相连，通过预紧螺栓固定连接，并且通过预紧螺栓调节二者的配合。

所述弹性单元内设有至少一对预紧装置，两个预紧装置相向对称设置，相对的面上开有槽，所述槽内卡装有压电叠堆。

所述预紧装置与弹性单元相接面的对应位置开有槽，槽内装夹一导向棒，在预紧时调整接触面的角度。

所述驱动单元至少为3个，其分别设置在水平梁的上下两侧；上侧的驱动单元比下侧的驱动单元少一个，且上侧驱动单元的安装位置与下侧驱动单元的安装位置错开一段距离。

所述弹性元件水平梁下方的齿柱作为运动足作用在静平台上，且齿顶与静平台接触区域为一条直线。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明提出的一种新型仿生式直线运动压电驱动器，是利用压电叠堆激励基体结构的非共振振动模式产生弹性元件运动足的有序运动来实现驱动器的双向直线运动，既能保持非共振式压电驱动器的优点，同时相比较于传统的尺蠖型压电驱动器舍弃了箝位机构和导向机构。

所采用的预紧装置结构简单，由上下楔块通过螺栓连接而成，楔块上开有槽，槽内装夹压电叠块，方便装配使用；在水平梁的上下两侧均设有齿柱，下侧齿柱的齿顶与静平台接触区域为一条直线，避免了驱动器在运行过程中发生回程现象；该压电驱动器具有结构简单、精度高、行程大、负载大、性能稳定、易于构建多自由度高精度运动平台等优点。

附图说明

图1是本发明所述直线运动压电驱动器的结构示意图；

图2是本发明所述弹性元件的结构示意图；

图3是本发明所述预紧楔块与所述预紧螺栓的联接示意图；

图4是本发明所述预紧装置的预紧原理图；

图5是本发明所述直线运动压电驱动器的信号图；

图6是本发明所述直线运动压电驱动器的步进原理图；

其中：1-弹性元件，2-导向棒，3-下楔块，4-上楔块，5-压电叠堆，6-预紧螺栓，7-静平台。

具体实施方式

本发明提供一种直线运动压电驱动器，为使本发明的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：