[发明专利]并联驱动式压电粘滑直线马达及其驱动方法

摘要

一种并联驱动式压电粘滑直线马达及其驱动方法，以解决当前压电粘滑直线马达由于采用单定子驱动所导致的输出推力小、行程短、精度低等技术问题。本发明由斜梯形驱动组件、锁紧螺钉、基座、燕尾平台位移调节器、燕尾平台、燕尾平台限位条和滑动组件组成。所述斜梯形驱动组件通过产生侧向位移，调整其与滑动组件之间的接触正压力，以实现对摩擦力的综合调控；同时，本发明通过不同非对称电信号组合激励斜梯形驱动组件，可实现输出加强型及运动急停型等多种驱动模式。本发明具有输出推力大、精度高、行程大等特点，在光学精密仪器和半导体加工等微纳精密驱动与定位领域中具有很好的应用前景。 1

主权项

1.一种并联驱动式压电粘滑直线马达，其特征在于：该并联驱动式压电粘滑直线马达由斜梯形驱动组件（1）、锁紧螺钉（2）、基座（3）、燕尾平台位移调节器（4）、燕尾平台（5）、燕尾平台限位条（6）和滑动组件（7）组成；所述两个斜梯形驱动组件（1）并联固定在燕尾平台（5）上，所述锁紧螺钉（2）安装在燕尾平台（5）对应螺纹孔内，所述燕尾平台位移调节器（4）安装在基座（3）后端部，所述燕尾平台（5）安装在基座（3）上且限定在燕尾平台限位条（6）内，所述燕尾平台限位条（6）固定在基座（3）上，所述滑动组件（7）安装在基座（3）前端部。

2.根据权利要求1所述的一种并联驱动式压电粘滑直线马达，其特征在于：所述斜梯形驱动组件（1）包括单垫片（1‑1）、矩形结构铰链（1‑2）、基米螺钉（1‑3）、铰链固定螺栓（1‑4）和压电叠堆（1‑5）；所述单垫片（1‑1）和基米螺钉（1‑3）将压电叠堆（1‑5）固定在矩形结构铰链（1‑2）内；所述矩形结构铰链（1‑2）采用5025铝合金、6061铝合金、7075铝合金、Ti‑35A钛合金或Ti‑13钛合金材料；所述矩形结构铰链（1‑2）两侧设置有刚性连接横梁（1‑2‑1）；所述矩形结构铰链（1‑2）后端部设置有铰链固定螺栓安装孔（1‑2‑2），通过铰链固定螺栓（1‑4）与铰链安装螺纹孔（5‑3）的螺纹连接将矩形结构铰链（1‑2）直接固定在燕尾平台（5）上；所述矩形结构铰链（1‑2）尾部设置有基米螺钉安装螺纹孔（1‑2‑3），基米螺钉（1‑3）安装在基米螺钉安装螺纹孔（1‑2‑3）内；所述矩形结构铰链（1‑2）设置有垫片限位槽（1‑2‑4），所述垫片限位槽（1‑2‑4）与单垫片（1‑1）接触；所述矩形结构铰链（1‑2）两侧设置有几何形柔性铰链（1‑2‑5），所述同侧的几何形柔性铰链（1‑2‑5）通过刚性连接横梁（1‑2‑1）进行连接；所述矩形结构铰链（1‑2）前端部设置有斜梯形横梁（1‑2‑6）；所述矩形结构铰链（1‑2）顶部设置有半圆形驱动足（1‑2‑7）。

3.根据权利要求1所述一种并联驱动式压电粘滑直线马达，其特征在于：所述基座（3）包括燕尾平台限位条安装凹槽（3‑1）、燕尾平台安装平面（3‑2）、燕尾平台位移调节器安装螺纹孔（3‑3）、基座安装孔（3‑4）、垫块（3‑5）、导轨安装平面（3‑6）、导轨限位凸台（3‑7）和导轨安装螺纹孔（3‑8）；所述燕尾平台限位条安装凹槽（3‑1）与燕尾平台限位条凸台（6‑2）间隙配合；所述燕尾平台安装平面（3‑2）与燕尾平台滑行面（5‑5）接触；所述燕尾平台位移调节器安装螺纹孔（3‑3）安装燕尾平台位移调节器（4）；所述基座安装孔（3‑4）可与其他外围装置进行固定；所述垫块（3‑5）可与其他外围装置进行接触；所述导轨安装平面（3‑6）和导轨安装螺纹孔（3‑8）固定安装滑动组件（7）；所述导轨限位凸台（3‑7）限定滑动组件（7）的安装位置。

4.根据权利要求1所述一种并联驱动式压电粘滑直线马达，其特征在于：所述燕尾平台位移调节器（4）包括解耦球头（4‑2）和手动调节螺杆（4‑1）；所述手动调节螺杆（4‑1）的外螺纹与燕尾平台位移调节器安装螺纹孔（3‑3）的内螺纹进行螺纹连接配合；所述解耦球头（4‑2）与位移调节器凹槽（5‑7）接触。

5.根据权利要求1所述一种并联驱动式压电粘滑直线马达，其特征在于：所述燕尾平台（5）包括锁紧螺钉安装螺纹孔（5‑1）、位移调节器挡板（5‑2）、铰链安装螺纹孔（5‑3）、铰链安装平面（5‑4）、燕尾平台滑行面（5‑5）、燕尾斜面（5‑6）和位移调节器凹槽（5‑7）；所述锁紧螺钉安装螺纹孔（5‑1）安装锁紧螺钉（2）；所述锁紧螺钉（2）通过锁紧螺钉安装螺纹孔（5‑1）后，与燕尾平台安装平面（3‑2）接触；所述位移调节器挡板（5‑2）设置在燕尾平台（5）的后端部，与铰链安装平面（5‑4）垂直；所述铰链安装螺纹孔（5‑3）和铰链安装平面（5‑4）固定安装矩形结构铰链（1‑2）；所述燕尾平台滑行面（5‑5）与燕尾平台安装平面（3‑2）接触；燕尾斜面（5‑6）与燕尾平台限位平面（6‑1）接触；所述位移调节器凹槽（5‑7）与燕尾平台位移调节器（4）接触。

6.根据权利要求1所述一种并联驱动式压电粘滑直线马达，其特征在于：所述滑动组件（7）为双列交叉滚柱导轨，所述滑动组件（7）包括固定导轨（7‑1）、外围装置安装螺纹孔（7‑2）、活动导轨（7‑3）、限位螺栓（7‑4）、导轨安装孔（7‑5）、导轨固定螺栓（7‑6）和滚柱保持架组件（7‑7）；所述外围装置安装螺纹孔（7‑2）可与其他外围装置连接；所述滚柱保持架组件（7‑7）分别与活动导轨（7‑3）和固定导轨（7‑1）接触；所述限位螺栓（7‑4）安装在固定导轨（7‑1）和活动导轨（7‑3）两端；所述导轨安装孔（7‑5）通过导轨固定螺栓（7‑6）与导轨安装螺纹孔（3‑8）螺纹连接将固定导轨（7‑1）固定在基座（3）的导轨安装平面（3‑6）上。

7.根据权利要求1所述一种并联驱动式压电粘滑直线马达，其特征在于：所述几何形柔性铰链（1‑2‑5）选用直圆形柔性铰链、直梁‑倒角形铰链、椭圆形柔性铰链、直圆‑倒角形柔性铰链、直圆‑椭圆形柔性铰链、V形柔性铰链、抛物线形柔性铰链或双曲线形柔性铰链，所述直圆形柔性铰链的高度为a₁，铰链厚度为b₁，直圆半径为c₁，其中b₁<a₁且2c₁<a₁；所述直梁‑倒角形铰链的高度为a₂，铰链厚度为b₂，直梁长度为c₂，其中b₂<a₂且c₂<a₂；所述椭圆形柔性铰链的高度为a₃，椭圆短轴长为2b₃，椭圆长轴长为2c₃，铰链厚度为d₃，其中b₃、c₃满足：x²/c₃²+y²/b₃²=1且(c₃>b₃>0)，d₃<a₃；所述V形柔性铰链的高度为a₄，铰链厚度为b₄，铰链宽度为c₄，V形角的角度为d₄，其中b₄<a₄，c₄<a₄且0^o<d₄<180^o；所述直圆‑倒角形柔性铰链的高度为a₅，铰链厚度为b₅，铰链宽度为c₅，直圆半径为d₅，其中b₅<a₅，c₅<a₅且d₅<c₅；所述直圆‑椭圆形柔性铰链的高度为a₆，柔性铰链厚度为c₆，椭圆短轴长为2b₆，椭圆长轴长为2d₆，直圆半径为e₆，其中b₆、d₆满足x²/b₆²+y₂/d₆²=1且(b₆>d₆>0)，c₆<a₆，2e₆<a₆；所述抛物线形柔性铰链的高度为a₇，抛物线的焦准距为b₇，铰链宽度为c₇，铰链厚度为d₇，其中b₇满足：y²=4b₇x