[发明专利]基于多压电振子弯曲运动的步进蠕动型驱动激励方法

摘要

基于多压电振子弯曲运动的步进蠕动型驱动激励方法，涉压电精密驱动领域。本发明是为了解决现有压电驱动技术难于实现定位与行程的兼顾，以及压电叠堆器件采用轴向伸缩模式工作而带来的施加信号、输出位移受限的问题。本发明变幅杆设置在压电振子的末端，驱动足设置在变幅杆的末端，水平弯曲陶瓷组和竖直弯曲陶瓷组设置在压电振子首端；n个压电振子的首端均与基座固定连接，驱动足侧面均与动子接触，竖直弯曲陶瓷组施加直流激励信号会产生竖直方向的弯曲；水平弯曲陶瓷组施加直流激励信号后产生水平方向的弯曲，当驱动足与动子接触时，驱动足会通过摩擦力带动动子产生水平运动；保证一个驱动足和动子保持接触状态。它用于压电精密驱动。

主权项

基于多压电振子弯曲运动的步进蠕动型驱动激励方法，其特征在于，该方法需要n个平行设置的压电振子，n为正整数，且n≥2；每个压电振子包括水平弯曲陶瓷组(1‑1)、竖直弯曲陶瓷组(1‑2)、变幅杆(1‑3)和驱动足(1‑4)；水平弯曲陶瓷组(1‑1)由水平对扣的两个压电陶瓷半组构成，竖直弯曲陶瓷组(1‑2)由竖直对扣的两个压电陶瓷半组构成，且水平弯曲陶瓷组(1‑1)和竖直弯曲陶瓷组(1‑2)同心设置，动子(3)为长方体结构，每个压电振子的水平弯曲陶瓷组(1‑1)的一端固定在基座(2)上，水平弯曲陶瓷组(1‑1)的另一端连接竖直弯曲陶瓷组(1‑2)的一端，竖直弯曲陶瓷组(1‑2)的另一端与变幅杆(1‑3)的首端连接，变幅杆(1‑3)的末端设置有驱动足(1‑4)，驱动足(1‑4)的圆周侧面均与动子(3)接触，竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加直流激励信号后会使压电振子产生竖直方向的弯曲，从而使得驱动足(1‑4)与动子(3)接触或者分离；水平弯曲陶瓷组(1‑1)施加直流激励信号后会使压电振子产生水平方向的弯曲，当驱动足(1‑4)与动子(3)接触时，驱动足(1‑4)会通过摩擦力带动动子(3)产生水平运动；n个驱动足(1‑4)交替地带动动子(3)运动，在驱动过程中至少保证一个驱动足(1‑4)和动子(3)保持接触状态；动子(3)的步进蠕动包括向左和向右两个方向，实现动子(3)向左运动的步进蠕动型驱动激励方法为：步骤一一、将n个压电振子随机分成两组，初始状态，在初始预紧力作用下一组数量的驱动足(1‑4)和另一组数量的驱动足(1‑4)均与动子(3)接触；步骤一二、一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加正电压，一组数量的驱动足(1‑4)向上弯曲并脱离与动子(3)的接触；另一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加负电压，另一组数量的驱动足(1‑4)向下弯曲并压紧动子(3)；步骤一三、一组数量的压电振子的水平弯曲陶瓷组(1‑1)施加正电压，一组数量的驱动足(1‑4)向右弯曲；另一组数量的压电振子的水平弯曲陶瓷组(1‑1)施加负电压，另一组数量的驱动足(1‑4)向左弯曲，另一组数量的驱动足(1‑4)驱动动子(3)将向左移动一步；步骤一四、一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加负电压，一组数量的驱动足(1‑4)向下弯曲，一组驱动足(1‑4)和另一组数量的驱动足(1‑4)共同锁住动子(3)；步骤一五、另一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加正电压，另一组数量的驱动足向(1‑4)上弯曲并脱离与动子(3)的接触；步骤一六、一组数量的压电振子的水平弯曲陶瓷组(1‑1)施加负电压，一组的驱动足(1‑4)向左弯曲，同时另一组数量的压电振子的水平弯曲陶瓷组(1‑1)施加正电压，另一组数量的驱动足(1‑4)向右弯曲，一组数量的驱动足(1‑4)驱动动子将向左继续移动一步；步骤一七、另一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加负电压，另一组数量的驱动足(1‑4)向下弯曲，和一组数量驱动足(1‑4)共同锁住动子(3)；步骤一八、一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加正电压，一组的驱动足向上弯曲并脱离与动子(3)的接触；步骤一九、重复步骤一三至步骤一八，从而实现动子(3)向左运动的步进蠕动型驱动激励方法；动子(3)的步进蠕动包括向左和向右两个方向，实现动子(3)向右运动的步进蠕动型驱动激励方法为：步骤二一、将n个压电振子随机分成两组，初始状态，在初始预紧力作用下一组数量的驱动足(1‑4)和另一组数量的驱动足(1‑4)均与动子(3)接触；步骤二二、另一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加正电压，另一组数量的驱动足(1‑4)向上弯曲并脱离与动子(3)的接触；一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加负电压，一组数量的驱动足(1‑4)向下弯曲并压紧动子(3)；步骤二三、另一组数量的压电振子的水平弯曲陶瓷组(1‑1)施加负电压，另一组数量的驱动足(1‑4)向左弯曲；一组数量的压电振子的水平弯曲陶瓷组(1‑1)施加正电压，一组数量驱动足(1‑4)向右弯曲，一组数量的驱动足(1‑4)驱动动子(3)将向右移动一步，步骤二四、另一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加负电压，另一组数量的驱动足(1‑4)向下弯曲，一组数量的驱动足(1‑4)和另一组数量的驱动足(1‑4)共同锁住动子(3)，步骤二五、一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加正电压，一组数量的驱动足向(1‑4)上弯曲并脱离与动子(3)的接触，步骤二六、另一组数量的压电振子的水平弯曲陶瓷组(1‑1)施加正电压，另一组数量的驱动足(1‑4)向右弯曲，同时一组数量的压电振子的水平弯曲陶瓷组(1‑1)施加负电压，一组数量的驱动足(1‑4)向左弯曲，另一组数量的驱动足(1‑4)驱动动子将向右继续移动一步，步骤二七、一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加负电压，一组的驱动足(1‑4)向下弯曲，和另一组数量的驱动足(1‑4)共同锁住动子(3)，步骤二八、另一组数量的压电振子的竖直弯曲陶瓷组(1‑2)施加正电压，另一组数量的驱动足向上弯曲并脱离与动子(3)的接触，步骤二九、重复步骤二三至步骤二八，从而实现动子(3)向右运动的步进蠕动型驱动激励方法。