[发明专利]双向微位移放大型精密压电粘滑直线电机及其驱动方法

说明书

一种双向微位移放大型精密压电粘滑直线电机及其驱动方法，以解决当前压电粘滑直线马达由于采用单定子驱动所导致的输出推力小、行程短、精度低等技术问题。本发明由非对称式驱动组件、导轨组件、滑台、预紧力加载器和固定台组成。所述非对称式驱动组件通过产生侧向位移，调整其与导轨组件之间的接触正压力，以实现对摩擦力的综合调控；同时，本发明通过不同非对称电信号组合激励非对称式驱动组件，可实现输出加强型及运动急停型等多种驱动模式。本发明具有结构简单、负载能力强，且运动稳定等特点，在光学精密仪器和半导体加工等微纳精密驱动与定位领域中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种双向微位移放大型精密压电粘滑直线电机及其驱动方法，属于微纳精密驱动与定位技术领域。

背景技术

由于微纳米科技的迅速发展，传统的宏观大尺寸驱动装置，如普通电机、齿轮传动、丝杠螺母、蜗轮蜗杆等已很难满足现代科技的精度要求。各类精密超精密加工与测量技术、微机电系统、精密光学、半导体制造、现代医学与生物遗传工程、航空航天、机器人、军事技术等高尖端的科学技术领域都迫切需要亚微米级、微／纳米级的精密驱动马达。压电材料逆压电效应的发现及具有优越性能的压电陶瓷材料的出现使得压电精密马达的研究得到了广泛关注，并在精密驱动领域显示出了广泛的应用前景。

由于压电叠堆体积小、频响高、发热少、输出力大、无噪声、性能稳定等优点，精密加工与定位技术中广泛采用基于压电叠堆驱动源的新型高精度驱动马达。传统的驱动马达往往存在结构复杂、载荷输出小，运动稳定性差等缺点，因此，设计一种结构简单、负载能力强，且运动稳定的微纳米级粘滑惯性驱动马达是十分有必要的。

发明内容

为解决传统的驱动马达存在的结构复杂、载荷输出小，运动稳定性差等问题，本发明公开了一种双向微位移放大型精密压电粘滑直线电机及其驱动方法。

本发明所采用的技术方案：

为达到上述目的，本发明提供一种双向微位移放大型精密压电粘滑直线电机，该双向微位移放大型精密压电粘滑直线电机包括非对称式驱动组件、导轨组件、滑台、预紧力加载器和固定台。所述两个非对称式驱动组件通过固定台前端部的对应螺纹孔并联安装在固定台上，所述导轨组件安装在滑台上，所述滑台安装在固定台上，所述预紧力加载器安装在固定台后端部。

所述非对称式驱动组件包括方形垫片、铰链固定螺栓、预紧螺钉、非对称式菱形放大机构和压电叠堆；所述方形垫片和基米螺钉将压电叠堆固定在非对称式菱形放大机构内；所述铰链固定螺栓安装在非对称式菱形放大机构后端部；所述非对称式菱形放大机构可采用5025铝合金、6061铝合金、7075铝合金、Ti-35A钛合金或Ti-13钛合金材料；所述非对称式菱形放大机构右侧设置有单棱边几何柔性铰链；所述非对称式菱形放大机构两侧均设置有刚性连接梁Ⅰ，该刚性连接梁连接同侧的两个圆弧形柔性铰链结构；所述非对称式菱形放大机构后端部设置有铰链固定螺栓安装孔，通过铰链固定螺栓与铰链安装螺纹孔的螺纹连接，固定非对称式菱形放大机构在滑台上；所述非对称式菱形放大机构尾部设置有预紧螺钉安装螺纹孔，所述预紧螺钉通过预紧螺钉安装螺纹孔实现对压电叠堆的轴向预紧；所述非对称式菱形放大机构设置有垫片限位槽；所述非对称式菱形放大机构左侧设置有刚性连接梁Ⅱ，所述圆弧形柔性铰链通过刚性连接梁Ⅱ与前端部的横梁进行连接；所述非对称式菱形放大机构顶部设置有半圆形驱动足；所述非对称式菱形放大机构前端部设置有横梁。

所述导轨组件为双列交叉滚柱导轨；所述导轨组件包括固定导轨、外围装置安装螺纹孔、活动导轨、限位螺栓、导轨安装孔、导轨固定螺栓和滚柱保持架组件；所述外围装置安装螺纹孔可与外围装置连接；所述滚柱保持架组件分别与活动导轨和固定导轨接触；所述限位螺栓安装于固定导轨和活动导轨两端；所述导轨安装孔通过导轨固定螺栓与导轨安装螺纹孔螺纹连接，安装固定导轨在滑台的导轨安装平面上。