[发明专利]一种自定心式压电尺蠖直线电机

说明书

本发明公开了一种自定心式压电尺蠖直线电机，包括输出轴，输出轴套设有驱动单元，驱动单元的两端分别设有第一钳位单元和第二钳位单元，第一钳位单元和第二钳位单元分别钳位于输出轴；驱动单元包括沿着输出轴轴向设置的第五刚性部和第六刚性部，第五刚性部和第六刚性部之间设有活动间隙，第五刚性部和第六刚性部之间还连有弹性件，第五刚性部和第六刚性部之间顶设有驱动用压电执行器。与现有压电尺蠖直线电机相比，本发明的优点是电机整体结构简单、紧凑；免去了装配及调节过程；易于输出轴的装配和调节，能减小输出轴与钳位机构之间的摩擦磨损及提高输出轴的驱动力；电机能自锁；使输出轴能自定心，能提高输出轴的运动精度。

技术领域

本发明属于纳米定位技术领域，涉及大行程、高分辨率精密位移驱动器，特别涉及一种自定心式压电尺蠖直线电机。

背景技术

压电尺蠖直线电机是一种既能实现毫米及厘米级大行程、又能实现纳米级高分辨率的精密位移驱动器。它基于仿生学中的尺蠖爬行原理，将压电执行器的微小位移不断累加，从而成为连续的大行程位移。相对于电磁式直线电机，压电尺蠖直线电机具有无磁场、易于控制、不存在端部效应及推力波动等优点；相对于超声谐振式、惯性驱动式等压电直线电机，具有输出力大、功率密度大、定位稳定、无摩擦磨损等优点。因此，在某些需要大行程、高分辨率的精密定位领域，压电尺蠖直线电机更具有优势。但目前的压电尺蠖直线电机还存在以下不足：

1) 电机整体结构复杂、不紧凑；

2) 钳位单元的钳位位移或释放位移为其中的压电执行器的输出位移，而压电执行器的输出位移很小，为使钳位单元能够可靠地钳位与释放，就要求钳位单元及驱动单元要有非常高的加工及装配精度；

3) 钳位单元的输出位移较小，不能对输出轴进行充分钳位或释放，输出轴不能被充分钳位，其受到的钳位力就会减小，运动稳定性就会降低；输出轴不能被充分释放，就会产生严重的摩擦磨损，降低电机的寿命；

4) 电机不能自锁（即不能断电钳位），即电机在不工作时，输出轴不能被钳位单元夹紧。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供结构简单紧凑、能充分钳位与释放、断电钳位且输出轴能自定心的一种自定心式压电尺蠖直线电机。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种自定心式压电尺蠖直线电机，包括输出轴，输出轴套设有驱动单元，驱动单元的两端分别设有第一钳位单元和第二钳位单元，第一钳位单元和第二钳位单元分别钳位于输出轴；驱动单元包括沿着输出轴轴向设置的第五刚性部和第六刚性部，第五刚性部和第六刚性部之间设有活动间隙，第五刚性部和第六刚性部之间还连有弹性件，第五刚性部和第六刚性部之间顶设有驱动用压电执行器。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的第一钳位单元和第二钳位单元的结构相同，包括固定设于驱动单元的刚性环，三个环绕于输出轴的桥式放大机构，以及设于桥式放大机构内的释放用压电执行器；桥式放大机构包括连于刚性环的第三刚性部，钳位于输出轴的第四刚性部，对向设于第三刚性部和第四刚性部两侧的第一刚性部和第二刚性部，顺次呈菱形连接第一刚性部、第四刚性部、第二刚性部、第三刚性部和第一刚性部的柔性薄板；释放用压电执行器顶设于第一刚性部和第二刚性部之间。

上述的驱动用压电执行器为间隙套设于输出轴的管状件。

上述的第五刚性部设有第一限位部，第一限位部卡置于驱动用压电执行器的管内。

上述的第五刚性部和第六刚性部的外周面分别均布有三个朝向刚性环的凹槽，凹槽内设有第一螺纹孔，刚性环设有配装于凹槽的方形凸起，方形凸起设有与第一螺纹孔同轴的第二通孔，第二通孔和第一螺纹孔之间螺纹连接有连接螺钉。