[实用新型]提升粘滑式压电驱动器正反向输出一致性的装置

说明书

本实用新型涉及一种提升粘滑式压电驱动器正反向输出一致性的装置，属于精密机械领域。装置由基座、定位单元、驱动单元组成，定位单元与基座连接，驱动单元与定位单元连接。驱动单元创新地使用了双足柔性铰链结构，与压电叠堆、刚性支承板、楔块共同组成了对称结构。本实用新型的优点在于：对不同的控制信号均可实现较高的输出正反向一致性、稳定性与可重复性，控制信号简单，易装配等，为解决在简单控制信号下粘滑式压电驱动器的正反向输出不一致问题提供了一个新的解决方案，对于拓展粘滑式压电驱动器的应用范围、发展精密定位技术具有重要意义。

技术领域

本实用新型涉及精密机械领域，特别涉及一种提升粘滑式压电驱动器正反向输出一致性的装置。

背景技术

压电驱动技术，基本原理是基于压电陶瓷材料的逆压电效应，通过控制其机械变形产生旋转或直线运动，具有结构简单、设计灵活、高精度和高分辨率等特点。精密定位与驱动技术在未来的显微研究工作中具有巨大的发展前景。在微纳米操纵、精密制造、微机电系统等许多高科技领域已经得到了广泛的应用，开发了各种压电驱动器来满足精确定位的要求。为了实现大行程运动，已经提出了几种步进压电驱动原理，它们可以根据工作原理分为尺蠖驱动器、粘滑驱动器、冲击驱动器，超声驱动器等。与其他类型的驱动器相比，粘滑压电驱动器具有结构简单、控制方便等优点，近年来得到了广泛的研究。然而，许多以前的粘滑驱动器，存在向前运动的输出性能很难与相反方向的输出性能一致的问题。在相同的驱动电压和驱动频率下，正反向运动的不一致会带来复杂的控制问题。为了实现前后运动的一致性，必须采用不同的控制参数。对于大多数以前的粘滑驱动器，非对称结构是导致前后运动不一致的主要原因之一。为解决这个问题，一些粘滑压电驱动器使用两个相同的驱动机构，并对称地组装。然而，由于驱动器的正向驱动模块和反向驱动模块相互独立，较大的装配误差和制造误差不可避免，要在两个方向上达到良好的一致性是相当困难的。

综上所述，驱动器结构设计与控制信号输入一直是影响粘滑式压电驱动器正反向输出一致性的关键因素。在确保输入信号稳定不变化的前提下，需要对粘滑式压电驱动器的柔性铰链结构进行研究与设计。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种提升粘滑式压电驱动器正反向输出一致性的装置与方法，以解决目前存在的上述问题。本实用新型通过设计特殊的对称铰链结构与简易的装配方法，简化了由于结构不对称导致的复杂控制问题，如输入信号的设计。对于不同频率、电压下的信号输入具有正反向输出一致的普遍性，满足不同步长、速度的输出要求。通过楔块与间隙微调装置调节初始位置与预紧力的大小，易找到理想状态，降低了装配与调试难度，减小了装配误差与制造误差的影响，保证了输出的平稳性与可重复性。本实用新型为解决在简单控制信号下粘滑式压电驱动器的正反向输出不一致问题提供了一个新的解决方案。该研究对于拓展粘滑式压电驱动器的应用范围、发展精密定位技术具有重要意义。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

提升粘滑式压电驱动器正反向输出一致性的装置，包括基座(1)、定位单元、驱动单元；所述定位单元通过螺钉与基座(1)连接，所述驱动单元与定位单元连接。

所述定位单元由间隙微调装置(2)、滑块底座(3)、中心定位杆(4)、铰链底座(12)组成；所述滑块底座(3)通过螺钉与间隙微调装置(2)连接；所述中心定位杆(4)通过紧定螺钉(9)与铰链底座(12)连接。

所述驱动单元由导轨滑块(5)、双足柔性铰链(6)、刚性支承板(8)、两块压电叠堆(11)组成；所述压电叠堆(11)放置于双足柔性铰链(6)与刚性支承板(8)之间的凹槽内，通过楔块(7)形成过盈配合连接，双足柔性铰链(6)的两足与圆孔中心的连线分别垂直于两块压电叠堆(11)，导轨滑块(5)沿着导轨方向进行水平移动。

所述导轨滑块(5)通过螺钉与滑块底座(3)连接；所述双足柔性铰链(6)通过轴承(10)与中心定位杆(4)连接，在双足柔性铰链(6)的侧面用紧定螺钉固定轴承(10)；所述刚性支承板(8)通过螺钉与铰链底座(12)连接。