[发明专利]一种蠕动式柔性铰链组合压电驱动器

说明书

一种蠕动式柔性铰链组合压电驱动器，它涉及一种精密压电蠕动驱动器，它包括导轨、驱动机构和两个箝位机构；每个箝位机构包含第一压电陶瓷叠堆、箝位预紧机构和箝位体；驱动机构包含第二压电陶瓷叠堆、驱动预紧机构和两个驱动体；两个箝位体和两个驱动体一体制成构成本体，两个箝位体之间布置有相隔设置的两个驱动体；两个卡槽远离的两端分别加工有一个第一柔性铰链，两个卡槽分别通过一个第二柔性铰链与三角放大结构连接。本发明箝位性能好，可以自动定位，结构简单，装配容易，可以实现大行程精密直线运动。

技术领域

本发明涉及一种精密压电蠕动驱动器，具体涉及一种蠕动式柔性铰链组合压电驱动器，可用于位置精密调节场所，例如质心精密调节、高分辨率显微镜镜头精密对焦调节，工作台精密位移调节等需要精密位移调节的领域，且能胜任电磁干扰工作环境。

背景技术

具有微/纳米级定位精度的精密驱动技术是超精密加工与测量、生物工程、航空航天科技、光学工程、现代医疗等尖端科学技术领域中的关键技术。基于逆压电效应的压电驱动器具有一系列的优势，特别是精密度高、响应快、控制特性好、能量密度大、不受电磁干扰等特性，这些使得压电驱动技术成为目前全球精密驱动技术领域的热门研究之一。其基本原理是基于压电陶瓷材料的逆压电效应。依据驱动频率的高低，压电驱动器通常可分为超声压电驱动器和低频压电驱动器。从控制的角度，低频驱动形式更易实现精密步进式运动，使得精密运动更易于控制。蠕动式压电驱动器是一种低频压电驱动器，其主要应用在精密驱动、大输出力、小空间和低速运行的环境。目前国内的蠕动压电驱动器的研究较少、且大都出于实验室研究阶段，并未得到广泛应用。制约蠕动式驱动器应用的一些关键问题在于：(1)加工、制造要求高；(2)驱动器与导轨间的可靠配合形式。

目前已有的蠕动式压电驱动器普遍有2个结构特点，一是采用箝位机构与驱动机构分离的形式；二是箝位机构与导轨的配合上没有实现确定的空间约束。箝位机构与驱动机构的分离式设计，一方面使单个机械机构的加工精度有所降低，但对于装配精度、检测装置精度提出极高的要求，并且使得调试、装配过程极为繁琐复杂；另一方面由于连接结合面的接触刚度低，有接触间隙，吃掉微小的输出变形，使得输出变形(力)明显减小，达不到预期的驱动效果。在箝位机构与导轨配合结构设计上不能实现确定的空间位置约束，普遍的设计是要么仅在水平方向对导轨约束，要么仅在垂直方向对导轨约束，几乎没有在两个方向上同时约束导轨直线运动的箝位机构设计，这使得驱动器大行程下的导轨直线度很难保证，箝位结构缺少控制导轨位置的功能，如果使导轨或者驱动体实现精确的直线运行，需要附加支承系统，整体结构变得复杂。

发明内容

本发明为克服现有技术不足，提供一种箝位性能好的蠕动式柔性铰链组合压电驱动器。

一种蠕动式柔性铰链组合压电驱动器，它包括导轨、驱动机构和两个箝位机构；

每个箝位机构包含第一压电陶瓷叠堆、第一压电陶瓷预紧机构和箝位体；驱动机构包含第二压电陶瓷叠堆、第二压电陶瓷预紧机构和两个驱动体；两个箝位体和两个驱动体一体制成构成本体，两个箝位体相隔设置，两个箝位体之间布置有相隔设置的两个驱动体；每个箝位体为板状结构，板面上加工有三角放大结构和两个卡槽，两个卡槽被箝位体隔开，两个卡槽远离的两端分别加工有一个第一柔性铰链，两个卡槽分别通过一个第二柔性铰链与三角放大结构连接，三角放大结构下方的箝位体上加工有夹持导轨的豁口；两个卡槽内分别放置有第一压电陶瓷叠堆，两个卡槽内布置有用于对第一压电陶瓷叠堆预紧的第一压电陶瓷预紧机构，第一压电陶瓷预紧机构与箝位体可拆卸连接；两个驱动体相隔空间内布置有第二压电陶瓷叠堆，第二压电陶瓷叠堆与箝位体之间布置有用于对第二压电陶瓷叠堆预紧的驱动预紧机构，第二压电陶瓷预紧机构与箝位体可拆卸连接，第二压电陶瓷叠堆的长度方向与导轨的长度方向相同，与第一压电陶瓷叠堆的长度方向垂直。

进一步地，所述三角放大结构由两个第三柔性铰链和三个箝位块组成，相邻两个箝位块通过第三柔性铰链连接，中间的箝位块水平设置，第二柔性铰链分别与箝位块和卡槽连接。

本发明相比现有技术的有益效果是：