[发明专利]一种一体式自钳位压电马达

说明书

本发明属于精密驱动与定位技术领域，具体地说，它涉及一种一体式自钳位压电马达。包括马达底座、直线滑轨、预紧机构、压电振子机构和柔性钳位机构；柔性钳位机构包括L形安装板、L形的振子底板和柔性钳位足，柔性钳位足包括4根连接杆、一对钳位安装块和一对钳位块，4根连接杆呈水平菱形布置在一对钳位安装面之间，压电片通入一阶谐波激励信号时，基片发生一阶谐振，基片向一侧摆动时，带动滚珠滑块沿着直线滑轨运动，循环通入谐波激励信号时，实现压电马达的直线运动；压电片循环通入二阶谐波激励信号时，实现压电马达的反向直线运动。因此本发明实现自动协同驱动‑钳位控制，能够实现无回退，同时在单一驱动振子的情况下实现双向运动。

技术领域

本发明属于精密驱动与定位技术领域，具体地说，它涉及一种一体式自钳位压电马达。

背景技术

压电电机是一种新型驱动装置，其利用压电陶瓷的逆压电效应，将输入的电能转化为机械能，实现马达的直线或旋转运动。与传统电磁式电机相比，压电马达结构具有结构简单、驱动响应快、可控性高等优点，且在工作时无电磁干扰。广泛应用于生物制药、航空航天、光学测量、精密制造等领域。压电马达结构类型众多，根据其工作原理主要可分为超声马达、尺蠖马达和惯性冲击马达。

传统的粘滑型和平滑型惯性冲击马达，均采用非对称信号驱动，利用非对称信号幅值缓升和陡降阶段给马达动子带来的的惯性差驱动，其结构简单，驱动信号单一，但马达工作在准静态，输出性能不高，且定子与动子之间存在较大的摩擦磨损，马达寿命较短；

在后续的开发中，有研究人员提出了一种采用波形合成方法，将若干个正弦信号合成为类锯齿波信号来驱动马达运行，令马达工作在谐振态，大大提升了马达的输出性能；

还有一种新型惯性冲击马达的设计思路被提出，通过机械结构的不对称所带来的两个方向上的惯性力不对称来实现马达的连续单向运动，这种设计方法摆脱了不对称电信号的限制，令马达工作在谐振态，马达的输出性能同样得到较大提升，但受结构设计的限制，也就是非对称夹持使振动器两侧刚度不同，在振动时产生位移差，使得在单一振子的情况下往往只能实现单向运动，为了实现双向运动，传统惯性冲击马达往往需要对称的布置两个驱动振子，这使得马达结构更加复杂。

发明内容

为了提升惯性冲击马达在准静态下工作的输出性能，解决惯性冲击马达存在的回退现象、同步钳位式马达驱动信号控制系统复杂和结构设计上钳位开关和惯性驱动机构的控制信号频率匹配困难的问题，本发明提供了一种一体式自钳位压电马达。

本发明的具体技术方案如下：一种一体式自钳位压电马达，包括马达底座1、直线滑轨2、预紧机构3、压电振子机构4和柔性钳位机构5；

所述马达底座1水平布置，直线滑轨2横向布置在马达底座1的中部，直线滑轨2上配合设有滚珠滑块21；

所述预紧机构3包括一对安装板31和一对钳位板32，一对安装板31横向布置在直线滑轨2两侧对应的马达底座1上，每个钳位板为倒立的U形板，且一对钳位板32固定在对应一对安装板31上；

所述柔性钳位机构5包括L形安装板51、L形的振子底板52和柔性钳位足53，

L形安装板51的水平部固定在滚珠滑块21的上端，振子底板52的水平部和竖直部柔性连接，且水平部固定在L形安装板51的水平部上端，使得L形安装板51的竖直部和振子底板52的竖直部相对布置在滚珠滑块21的横向两端，且相对面为一对钳位安装面，L形安装板51的竖直部另一面为振子安装面；

柔性钳位足53包括4根连接杆531、一对钳位安装块532和一对钳位块533，4根连接杆531呈水平菱形布置在一对钳位安装面之间，一对钳位安装块532布置在菱形的横向两端，并和对应连接杆531端部柔性连接，一对钳位块533布置在菱形的纵向两端，并和对应连接杆531端部柔性连接，一对钳位安装块532和一对钳位安装面对应固定连接，使得一对钳位块533紧贴着一对钳位板32相对内侧面，一对钳位板32的每端均通过水平的预紧螺栓33预紧固定；