[发明专利]针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置与方法

说明书

本发明涉及一种针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置与方法，属于精密机械领域。包括底座、预紧模块、柔性机构模块、输出模块、预紧力检测模块、位移检测模块，数据采集模块。预紧模块调整柔性机构模块与输出模块之间的驱动预紧力，柔性机构模块驱动输出模块，输出模块输出位移，预紧力检测模块实现对柔性机构模块与输出模块间的驱动预紧力和压电叠堆预紧力的测量，位移检测模块检测输出模块的位移。优点在于：可实现测试驱动预紧力、压电叠堆预紧力、不同形状的驱动足对粘滑型直线压电驱动器运动性能的影响，探究驱动器合适的工作条件，为高性能粘滑型压电驱动器的预紧力调试和驱动足设计提供依据。应用范围广，实用性强。

技术领域

本发明涉及精密机械领域，特别涉及一种针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置与方法。可用于测试在精密定位、精密仪器、显微操作等领域广泛应用的粘滑型压电驱动器的运动特性受驱动预紧力、压电叠堆预紧力、驱动足形状的影响，为粘滑型压电驱动器的预紧力调试和驱动足设计提供技术手段。

背景技术

压电驱动技术是一种具有高精度、大载荷、快速响应、无电磁干扰、能量转换效率高的新型驱动技术，已在精密驱动、精密加工、显微操作、精密定位等领域有所应用。受限于压电材料的微小位移，必须采用特殊的驱动方式才能将压电材料的位移放大至可以使用的量级，因此产生了超声马达、尺蠖型压电驱动器、粘滑型压电驱动器等若干种压电驱动装置。

针对于粘滑型压电驱动器，其运动性能的影响因素较多且至今没有完备的设计理论与方法。现有研究多数针对于驱动信号、柔性机构形状、驱动原理等领域进行了探索，鲜有针对细微之处的影响因素如驱动预紧力、压电叠堆预紧力、驱动足形状对粘滑型驱动器运动性能影响的研究。并且目前尚没有完善的摩擦模型指导如何设置预紧力以及驱动足形状来产生适宜的摩擦力以帮助提升驱动器的运动性能，因此通过实验探索驱动预紧力、压电叠堆预紧力、驱动足形状对于粘滑型压电驱动器的性能影响不仅具有重要实用意义还是少数可靠途径之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置与方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明通过在预紧力检测模块的实时检测下定量改变驱动预紧力、压电叠堆预紧，通过切换不同形状的驱动足，通过位移检测模块测得位移-时间曲线，从而分析并得到各个变量对运动特性的影响，为粘滑型压电驱动器的预紧力设置和驱动足设计提供技术手段。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置，包括底座12、预紧模块、柔性机构模块、输出模块、预紧力检测模块、位移检测模块，数据采集模块，所述预紧模块、柔性机构模块、输出模块皆安装在底座12上，所述预紧模块调整柔性机构模块与输出模块之间的驱动预紧力，柔性机构模块驱动输出模块，输出模块输出位移，预紧力检测模块实现对柔性机构模块与输出模块间的驱动预紧力和压电叠堆预紧力的测量，位移检测模块检测输出模块的位移。

所述预紧模块包括手动位移台1、辅助块2，所述手动位移台1固定在底座12上，所述辅助块2通过螺钉与手动位移台1连接。

所述柔性机构模块包括承载导轨6、承载滑块7、连接板11、柔性机构10、驱动足21、压电叠堆5、预紧螺钉4、楔形块9，所述承载导轨6安装在底座12上，所述承载滑块7安装在承载导轨6上，实现沿承载导轨6的直线运动；所述连接板11安装在承载滑块7上，连接并带动柔性机构10沿承载导轨6运动；所述柔性机构10固定在连接板11上，带动驱动足21产生慢速推动——快速回退的循环动作，在摩擦力与惯性的作用下驱动输出模块产生连续步进式运动；所述驱动足21安装在柔性机构10的安装槽内，并通过螺钉螺母锁紧；所述压电叠堆5安装于柔性机构10中，作为动力来源；所述预紧螺钉4装配于柔性机构10的螺纹孔中，在对压电叠堆5预紧过程中通过自身旋转推动楔形块9；所述楔形块9置于柔性机构10的安装槽内，在预紧过程中受到预紧螺钉4的推动并将推动位移缩小以增加位移分辨率后推动柔性机构10的直板型柔性铰链对压电叠堆5进行预紧。