專利名稱：被動箝位式壓電驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電驅(qū)動器，具體涉及一種被動箝位式壓電驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
壓電驅(qū)動是目前全球應(yīng)用比較廣泛的驅(qū)動方式，主要分為超聲頻率驅(qū)動的超聲波電機和低頻率驅(qū)動的箝位式壓電驅(qū)動器。超聲頻率驅(qū)動主要利用定子的共振表面產(chǎn)生橢圓運動驅(qū)動轉(zhuǎn)子的運行，多用于 輸出力大，響應(yīng)速度快的場合。箝位式壓電驅(qū)動器是利用壓電疊堆通電伸長來實現(xiàn)對導(dǎo)軌的夾緊與放松，進(jìn)而實現(xiàn)驅(qū)動的一種微驅(qū)動裝置，其工作原理類似于蠕動類爬行動物，因此也通常被稱為尺蠖式或蠕動式壓電驅(qū)動器。其主要應(yīng)用在輸出力大、定位精確高和低速運行的環(huán)境中。目前，國內(nèi)超聲驅(qū)動裝置的研究相對較多，并取得了一定的成果，而低頻壓電驅(qū)動的研究相對較少，大多數(shù)都處于實驗室研究階段，并未得到廣泛的應(yīng)用。國外在超聲驅(qū)動裝置和低頻壓電驅(qū)動裝置這兩個方面的研究均較多，而且在航天、工業(yè)制造以及精密驅(qū)動方面有著廣泛的應(yīng)用，例如美國、日本和德國。國內(nèi)目前對主動箝位式的壓電驅(qū)動器研究較多，但仍存在著一定缺點。首先，主動箝位式壓電驅(qū)動器是通電箝位夾緊裝置，而在斷電的條件下驅(qū)動器不能實現(xiàn)對導(dǎo)軌的鎖緊，必須要保持通電電壓才能實現(xiàn)。其次，主動箝位裝置多數(shù)是通過壓電疊堆通電伸長使柔性鉸鏈變形實現(xiàn)對導(dǎo)軌的夾緊，如果箝位裝置與導(dǎo)軌間的間隙較大，則箝位裝置對導(dǎo)軌的箝位力較小或者不能箝位，壓電疊堆的性能不能完全發(fā)揮；如果箝位裝置與導(dǎo)軌間的距離太小，并且箝位裝置加工精度較低，則會導(dǎo)致壓電疊堆斷電時，箝位裝置不能與導(dǎo)軌完全分離，兩者之間產(chǎn)生滑動摩擦，導(dǎo)致箝位裝置磨損，對加工精度和調(diào)整提出了很大的難度。授權(quán)公告日為1999年2月3日、授權(quán)公告號為CN1206865A的發(fā)明專利公開了一種蠕動式壓電/電致伸縮微進(jìn)給定位裝置，該裝置采用了被動箝位蠕動方式驅(qū)動器，其箝位方式雖然為被動箝位并且運用了放大機構(gòu)，但其預(yù)緊力的調(diào)節(jié)是通過配合過盈量來控制的，其控制靈活性較差，同時，其箝位放大結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有被動箝位式壓電驅(qū)動器預(yù)緊力的調(diào)節(jié)是通過配合過盈量來控制的，其控制靈活性較差，同時，其箝位放大結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜的問題，進(jìn)而提供一種被動箝位式壓電驅(qū)動器。本發(fā)明的技術(shù)方案是被動箝位式壓電驅(qū)動器包括第一箝位機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、第二箝位機構(gòu)和導(dǎo)軌，第一箝位機構(gòu)包括第一上底板、第一下底板、第一箝位三角放大機構(gòu)、第一上蓋板、第一下蓋板、兩個第一箝位壓電疊堆、兩個第一碟簧和兩個第一圓柱，第一上底板和第一下底板上下平行設(shè)置，且第一上底板和第一下底板之間通過兩個第一圓柱支撐連接，第一上底板和第一下底板的中心分別開有第一上箝位壓電疊堆放置孔和第一下箝位壓電疊堆放置孔，第一箝位三角放大機構(gòu)的上下兩端分別設(shè)有一個第一箝位壓電疊堆，兩個第一箝位三角放大機構(gòu)分別設(shè)置在第一上箝位壓電疊堆放置孔和第一下箝位壓電疊堆放置孔內(nèi)，第一上蓋板和第一下蓋板分別固定蓋裝在第一上底板和第一下底板上，兩個第一連接件分別水平旋擰在第一上底板和第一下底板上，每個第一連接件均與第一箝位三角放大機構(gòu)之間各設(shè)有一個第一碟簧，第二箝位機構(gòu)包括第二上底板、第二下底板、第二箝位三角放大機構(gòu)、第二上蓋板、第二下蓋板、兩個第二箝位壓電疊堆、兩個第二碟簧和兩個第二圓柱，第二上底板和第二下底板上下平行設(shè)置，且第二上底板和第二下底板之間通過兩個第二圓柱支撐連接，第二上底板和第二下底板的中心分別開有第二上箝位壓電疊堆放置孔和第一下箝位壓電疊堆放置孔，第二箝位三角放大機構(gòu)的上下兩端分別設(shè)有一個第二箝位壓電疊堆，兩個第二箝位三角放大機構(gòu)分別設(shè)置在第二上箝位壓電疊堆放置孔和第一下箝位壓電疊堆放置孔內(nèi)，第二上蓋板和第二下蓋板分別固定蓋裝在第二上底板和第二下底板上，兩個第二連接件分別水平旋擰在第二上蓋板和第二下蓋板上，每個第二連接件均與第二箝位三角放大機構(gòu)之間各設(shè)有一個第二碟簧， 第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)由右至左依次設(shè)置，且導(dǎo)軌依次穿設(shè)在第一箝位機構(gòu)的第一箝位三角放大機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)的第二箝位三角放大機構(gòu)上，第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)之間通過驅(qū)動機構(gòu)連接，驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動機構(gòu)和下驅(qū)動機構(gòu)，上驅(qū)動機構(gòu)包括一組上楔塊、上驅(qū)動壓電疊堆、上柔性鉸鏈和一組上伸縮桿，一組上楔塊包括第一上楔塊和第二上楔塊，第一上楔塊的斜面和第二上楔塊的斜面貼合設(shè)置，一組上楔塊設(shè)置在第一上底板上，第三連接件穿設(shè)在第一上底板上，且所述第三連接件與第一上楔塊相抵，上驅(qū)動壓電疊堆搭設(shè)在第一上底板和第二上底板上，第一上底板和第二上底板之間固裝有一組上伸縮桿，上柔性鉸鏈設(shè)置在一組上楔塊和上驅(qū)動壓電疊堆之間，下驅(qū)動機構(gòu)包括一組下楔塊、下驅(qū)動壓電疊堆、下柔性鉸鏈和一組下伸縮桿，一組下楔塊包括第一下楔塊和第二下楔塊，第一下楔塊的斜面和第二下楔塊的斜面貼合設(shè)置，一組下楔塊設(shè)置在第一下底板上，第四連接件穿設(shè)在第一下底板上，且所述第四連接件與第一下楔塊相抵，下驅(qū)動壓電疊堆搭設(shè)在第一下底板和第二下底板上，第一下底板和第二下底板之間固裝有一組下伸縮桿，下柔性鉸鏈設(shè)置在一組下楔塊和下驅(qū)動壓電疊堆之間。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果1.本發(fā)明被動箝位式壓電驅(qū)動器具有體積小、斷電自鎖，箝位裝置具有三角放大機構(gòu)，能夠?qū)Ⅲ槲粔弘姱B堆的位移放大，降低的加工和裝配的難度。將驅(qū)動壓電疊堆和箝位壓電疊堆同時設(shè)置在底板上，既節(jié)省了空間又實現(xiàn)了箝位壓電驅(qū)動器的功能。2.本發(fā)明的第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)均采用三角放大機構(gòu)，能夠?qū)弘姱B堆微小伸縮量放大，降低箝位機構(gòu)和導(dǎo)軌的加工精度，同時，有效的提高了驅(qū)動器控制的靈活性。3.本發(fā)明的驅(qū)動機構(gòu)通過材料的拉伸變形來實現(xiàn)驅(qū)動器的行進(jìn)，其結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，變形量與壓電疊堆輸出力成線性關(guān)系，定位精確；4.本發(fā)明的采用碟簧與三角放大機構(gòu)串聯(lián)原理，既實現(xiàn)對導(dǎo)軌的預(yù)緊又能使導(dǎo)軌對三角放大機構(gòu)輸出變形力。


圖I是本發(fā)明導(dǎo)軌截面為矩形的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的主視圖；圖3是圖2在A-A處的剖視圖；圖4是圖2的仰視圖；圖5是圖2在B-B處的剖視圖；圖6是本發(fā)明導(dǎo)軌截面為圓形的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明的工作原理圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖I-圖6說明本實施方式，本實施方式的被動箝位式壓電驅(qū)動器包括第一箝位機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、第二箝位機構(gòu)和導(dǎo)軌1，第一箝位機構(gòu)包括第一上底板2、第一下底板3、第一箝位三角放大機構(gòu)4、第一上蓋板7、第一下蓋板8、兩個第一箝位壓電疊堆5、兩個第一碟簧6和兩個第一圓柱9，第一上底板2和第一下底板3上下平行設(shè)置，且第一上底板2和第一下底板3之間通過兩個第一圓柱9支撐連接，第一上底板2和第一下底板3的中心分別開有第一上箝位壓電疊堆放置孔2-1和第一下箝位壓電疊堆放置孔3-1，第一箝位三角放大機構(gòu)4的上下兩端分別設(shè)有一個第一箝位壓電疊堆5，兩個第一箝位三角放大機構(gòu)4分別設(shè)置在第一上箝位壓電疊堆放 置孔2-1和第一下箝位壓電疊堆放置孔3-1內(nèi)，第一上蓋板7和第一下蓋板8分別固定蓋裝在第一上底板2和第一下底板3上,兩個第一連接件29分別水平旋擰在第一上底板2和第一下底板3上，每個第一連接件29均與第一箝位三角放大機構(gòu)4之間各設(shè)有一個第一碟簧6,第二箝位機構(gòu)包括第二上底板10、第二下底板11、第二箝位三角放大機構(gòu)12、第二上蓋板13、第二下蓋板14、兩個第二箝位壓電疊堆15、兩個第二碟簧16和兩個第二圓柱17，第二上底板10和第二下底板11上下平行設(shè)置，且第二上底板10和第二下底板11之間通過兩個第二圓柱17支撐連接，第二上底板10和第二下底板11的中心分別開有第二上箝位壓電疊堆放置孔10-1和第一下箝位壓電疊堆放置孔11-1，第二箝位三角放大機構(gòu)12的上下兩端分別設(shè)有一個第二箝位壓電疊堆15，兩個第二箝位三角放大機構(gòu)12分別設(shè)置在第二上箝位壓電疊堆放置孔10-1和第一下箝位壓電疊堆放置孔11-1內(nèi)，第二上蓋板13和第二下蓋板14分別固定蓋裝在第二上底板10和第二下底板11上,兩個第二連接件30分別水平旋擰在第二上蓋板13和第二下蓋板14上，每個第二連接件30均與第二箝位三角放大機構(gòu)12之間各設(shè)有一個第二碟簧16,第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)由右至左依次設(shè)置，且導(dǎo)軌I依次穿設(shè)在第一箝位機構(gòu)的第一箝位三角放大機構(gòu)4和第二箝位機構(gòu)的第二箝位三角放大機構(gòu)12上，第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)之間通過驅(qū)動機構(gòu)連接，驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動機構(gòu)和下驅(qū)動機構(gòu)，上驅(qū)動機構(gòu)包括一組上楔塊18、上驅(qū)動壓電疊堆19、上柔性鉸鏈20和一組上伸縮桿21，一組上楔塊18包括第一上楔塊18-1和第二上楔塊18-2，第一上楔塊18-1的斜面和第二上楔塊18-2的斜面貼合設(shè)置，一組上楔塊18設(shè)置在第一上底板2上，第三連接件31穿設(shè)在第一上底板2上，且所述第三連接件31與第一上楔塊18-1相抵,上驅(qū)動壓電疊堆19搭設(shè)在第一上底板2和第二上底板10上,第一上底板2和第二上底板10之間固裝有一組上伸縮桿21，上柔性鉸鏈20設(shè)置在一組上楔塊18和上驅(qū)動壓電疊堆19之間，下驅(qū)動機構(gòu)包括一組下楔塊22、下驅(qū)動壓電疊堆23、下柔性鉸鏈24和一組下伸縮桿25，一組下楔塊22包括第一下楔塊22-1和第二下楔塊22-2，第一下楔塊22_1的斜面和第二下楔塊22-2的斜面貼合設(shè)置，一組下楔塊22設(shè)置在第一下底板3上，第四連接件32穿設(shè)在第一下底板3上，且所述第四連接件32與第一下楔塊22-1相抵，下驅(qū)動壓電疊堆23搭設(shè)在第一下底板3和第二下底板11上，第一下底板3和第二下底板11之間固裝有一組下伸縮桿25，下柔性鉸鏈24設(shè)置在一組下楔塊22和下驅(qū)動壓電疊堆23之間。本實施方式利用內(nèi)六角螺栓或者平頭緊定螺釘通過碟簧對箝位三角放大結(jié)構(gòu)施加載荷，使箝位三角放大結(jié)構(gòu)發(fā)生彈性變形，從而對箝位壓電疊堆施加預(yù)緊力。當(dāng)預(yù)緊力未施加于箝位壓電疊堆之前，箝位三角放大結(jié)構(gòu)為主要變形結(jié)構(gòu)。當(dāng)箝位三角放大結(jié)構(gòu)變形到一定程度后開始對箝位壓電疊堆施加預(yù)緊力后，則不再繼續(xù)施加預(yù)緊力。當(dāng)箝位壓電疊堆通電伸長時，其彈性變形主要發(fā)生在碟簧上。本實施方式的蓋板利用內(nèi)六角螺栓或者沉頭螺釘固定于底板的表面，用來限定箝位三角放大結(jié)構(gòu)橫向運動。
當(dāng)箝位壓電疊堆斷電時，箝位機構(gòu)與導(dǎo)軌之間處于夾緊狀態(tài)，實現(xiàn)斷電自鎖功能。當(dāng)箝位壓電疊堆通電伸長時，箝位三角放大結(jié)構(gòu)將當(dāng)箝位壓電疊堆的伸長位移放大，對導(dǎo)軌放松，位移的放大降低了機械加工精度要求。本實施方式驅(qū)動器的驅(qū)動部分，通過內(nèi)六角螺栓或平頭緊定螺釘對一對楔塊施加載荷，通過楔塊對柔性鉸鏈?zhǔn)┘虞d荷，使柔性鉸鏈發(fā)生彈性變形，并對驅(qū)動壓電疊堆施加預(yù)緊力。當(dāng)驅(qū)動壓電疊堆通電伸長時，其輸出力致使拉伸變形部分發(fā)生彈性形變，壓電驅(qū)動器發(fā)生軸向位移。柔性鉸鏈對驅(qū)動壓電疊堆起到保護(hù)的作用，由于壓電疊堆只能承受垂直載荷而不能承受彎矩和切向載荷，柔性鉸鏈的柔性變形能夠盡量使驅(qū)動壓電疊堆承受垂直載荷。本實施方式的上下底板采用圓柱直接支撐，并通過螺母鎖緊，使上下兩底板不發(fā)生任何位移，導(dǎo)軌與箝位三角放大機構(gòu)之間的預(yù)緊力的調(diào)整可以通過上下底板與圓柱之間加調(diào)整墊片進(jìn)行微調(diào)整。本實施方式驅(qū)動壓電疊堆的預(yù)緊是通過楔塊對使柔性鉸鏈變形實現(xiàn)對壓電疊堆的預(yù)緊。本實施方式所提到的第一連接件29、第二連接件30、第三連接件31和第四連接件32均為螺栓。
具體實施方式
二 結(jié)合圖3和圖5說明本實施方式，本實施方式的第一碟簧6的剛度大于第一箝位三角放大機構(gòu)4的剛度而小于第一箝位壓電疊堆5的輸出剛度，第二碟簧16的剛度大于第二箝位三角放大機構(gòu)12的剛度而小于第二箝位壓電疊堆15的輸出剛度。如此設(shè)置，當(dāng)對第一箝位壓電疊堆5預(yù)緊時，第一碟簧6與第一箝位三角放大機構(gòu)4的剛度串聯(lián)，變形主要發(fā)生在第一箝位三角放大機構(gòu)4 ；同理當(dāng)對第二箝位壓電疊堆15預(yù)緊時，第二碟簧16與第二箝位三角放大機構(gòu)12的剛度串聯(lián)，變形主要發(fā)生在第二箝位三角放大機構(gòu)12上。當(dāng)?shù)谝惑槲粔弘姱B堆5和第二箝位壓電疊堆15預(yù)緊后，第一箝位壓電疊堆5或第二箝位壓電疊堆15通電伸長時，第一碟簧6或者第二碟簧16發(fā)生彈性變形使第一箝位三角放大機構(gòu)4或第二箝位三角放大機構(gòu)12對第一壓電疊堆5或第二箝位壓電疊堆15的輸出位移進(jìn)行放大。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖I說明本實施方式，本實施方式的上伸縮桿21的拉伸剛度小于上驅(qū)動壓電疊堆19的輸出剛度，下伸縮桿25的拉伸剛度小于下驅(qū)動壓電疊堆23的輸出剛度。如此設(shè)置，伸縮桿的拉伸剛度在滿足剛度條件的前提下要盡可能地小于驅(qū)動壓電疊堆的輸出剛度，充分發(fā)揮驅(qū)動壓電疊堆的輸出能力，另外，還具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，變形量與壓電疊堆輸出力成線性關(guān)系，定位精確的優(yōu)點。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖I說明本實施方式，本實施方式的壓電驅(qū)動器還包括第一導(dǎo)軌套26和第二導(dǎo)軌套27，第一導(dǎo)軌套26固裝在第一箝位機構(gòu)的左端，第二導(dǎo)軌套27固裝在第二箝位機構(gòu)的右端，第一導(dǎo)軌套26和第二導(dǎo)軌套27與導(dǎo)軌I之間間隙配合。如此設(shè)置，導(dǎo)軌套與導(dǎo)軌之間的間隙配合，使壓電驅(qū)動器能沿著導(dǎo)軌靈活運動，另外，還有效的降低了導(dǎo)軌套和導(dǎo)軌之間的滑動摩擦。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一、ニ或三 相同。
具體實施方式
五結(jié)合圖I說明本實施方式，本實施方式的第一導(dǎo)軌套26和第二導(dǎo)軌套27均由聚四氟こ烯制成。如此設(shè)置，具有自潤滑的功能，同時又能起到對壓電驅(qū)動器在運行中定位的作用。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一、ニ、三或四相同。
具體實施方式
六結(jié)合圖I-圖3和圖5說明本實施方式，本實施方式的壓電驅(qū)動器還包括多個螺旋彈簧28，每個第一圓柱9和每個第二圓柱17上均設(shè)有ー個螺旋彈簧28。如此設(shè)置，當(dāng)箝位壓電疊堆通電伸長時，箝位結(jié)構(gòu)對導(dǎo)軌起到放松的作用，此時上下底板在六角螺栓的微量收縮而減小箝位機構(gòu)對導(dǎo)軌的松弛狀態(tài)。因此，螺旋彈簧在此起到對上下底板支撐的作用。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七結(jié)合圖I說明本實施方式，本實施方式的導(dǎo)軌I為圓柱體。如此設(shè)置，便于導(dǎo)軌與導(dǎo)軌套之間靈活運動。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
六相同。本實施方式的導(dǎo)軌為細(xì)長圓柱形結(jié)構(gòu)；箝位三角放大結(jié)構(gòu)與導(dǎo)軌接觸面為內(nèi)凹圓柱面，與圓柱導(dǎo)軌相配合；箝位壓電疊堆和驅(qū)動壓電疊堆為實心圓柱結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
八結(jié)合圖6說明本實施方式，本實施方式的導(dǎo)軌I為四棱柱。如此設(shè)置，便于導(dǎo)軌與導(dǎo)軌套之間靈活運動。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
九結(jié)合圖I、圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式的上柔性鉸鏈20與第一上底板2制成一體，下柔性鉸鏈24與第一下底板3上制成一體，上伸縮桿21與第一上底板2和第二上底板10制成一體，下伸縮桿25與第一下底板3和第二下底板11制成一體。如此設(shè)置，便于第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)的連接。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一或七相同。工作原理壓電驅(qū)動器的工作原理如圖7所示。第一歩在箝位壓電疊堆和驅(qū)動壓電疊堆斷電狀態(tài)下，箝位為結(jié)構(gòu)在六角螺栓的預(yù)緊カ下，壓電驅(qū)動器處于斷電自鎖狀態(tài)。第二步當(dāng)左側(cè)ー組箝位結(jié)構(gòu)的箝位壓電疊堆通電時，箝位三角放大結(jié)構(gòu)在箝位壓電疊堆的作用下發(fā)生形變，對導(dǎo)軌放松，并保持通電狀態(tài)。第三步在第二步的基礎(chǔ)上，驅(qū)動壓電疊堆通電，壓電疊堆的伸長使伸縮桿發(fā)生拉伸變形，使壓電驅(qū)動器向左運動一歩，并保持通電狀態(tài)。第四步在第三步的基礎(chǔ)上，左側(cè)ー組箝位壓電疊堆斷電收縮，此時箝位三角放大機構(gòu)在彈性恢復(fù)カ的作用下恢復(fù)至第一步時的狀態(tài)，左側(cè)箝位機構(gòu)再一次鎖緊導(dǎo)軌。
第五步在第四步的基礎(chǔ)上，右側(cè)ー組箝位機構(gòu)的箝位壓電疊堆通電伸長，對導(dǎo)軌放松，并保持通電狀態(tài)。第六步在第五步的基礎(chǔ)上，驅(qū)動壓電疊堆斷電，拉伸結(jié)構(gòu)在彈性恢復(fù)カ的作用下收縮。第七步在第六步基礎(chǔ)上，右側(cè)ー組箝位機構(gòu)的箝位壓電疊堆斷電收縮，右側(cè)箝位機構(gòu)再一次鎖緊導(dǎo)軌，此時壓電驅(qū)動器恢復(fù)到第一步時的狀態(tài)，但壓電驅(qū)動器整體向左運
動了一歩。如此循環(huán)，壓電驅(qū)動器將向左連續(xù)地運動；反之，當(dāng)改變驅(qū)動信號順序時，壓電驅(qū)動器將向右連續(xù)運動。本工作原理中出現(xiàn)的右側(cè)ー組箝位結(jié)構(gòu)指的是第一箝位機構(gòu)，左側(cè)ー組箝位機構(gòu) 指的是第二箝位機構(gòu)。本工作原理的箭頭由上至下依次表示第一歩至第七歩。
權(quán)利要求
1.一種被動箝位式壓電驅(qū)動器，其特征在于所述壓電驅(qū)動器包括第一箝位機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、第二箝位機構(gòu)和導(dǎo)軌(I)， 第一箝位機構(gòu)包括第一上底板(2)、第一下底板(3)、第一箝位三角放大機構(gòu)(4)、第一上蓋板(7)、第一下蓋板(8)、兩個第一箝位壓電疊堆(5)、兩個第一碟簧(6)和兩個第一圓柱(9)，第一上底板(2)和第一下底板(3)上下平行設(shè)置，且第一上底板(2)和第一下底板(3)之間通過兩個第一圓柱(9)支撐連接，第一上底板(2)和第一下底板(3)的中心分別開有第一上箝位壓電疊堆放置孔(2-1)和第一下箝位壓電疊堆放置孔(3-1)，第一箝位三角放大機構(gòu)(4)的上下兩端分別設(shè)有一個第一箝位壓電疊堆(5)，兩個第一箝位三角放大機構(gòu)(4)分別設(shè)置在第一上箝位壓電疊堆放置孔(2-1)和第一下箝位壓電疊堆放置孔(3-1)內(nèi)，第一上蓋板(7)和第一下蓋板(8)分別固定蓋裝在第一上底板(2)和第一下底板(3)上，兩個第一連接件(29)分別水平旋擰在第一上底板(2)和第一下底板(3)上，每個第一連接件(29)均與第一箝位三角放大機構(gòu)(4)之間各設(shè)有一個第一碟簧(6)， 第二箝位機構(gòu)包括第二上底板(10)、第二下底板(11)、第二箝位三角放大機構(gòu)(12)、第二上蓋板(13)、第二下蓋板(14)、兩個第二箝位壓電疊堆(15)、兩個第二碟簧(16)和兩個第二圓柱(17)，第二上底板(10)和第二下底板(11)上下平行設(shè)置，且第二上底板(10)和第二下底板(11)之間通過兩個第二圓柱(17)支撐連接，第二上底板(10)和第二下底板(11)的中心分別開有第二上箝位壓電疊堆放置孔(10-1)和第一下箝位壓電疊堆放置孔(11-1)，第二箝位三角放大機構(gòu)(12)的上下兩端分別設(shè)有一個第二箝位壓電疊堆(15)，兩個第二箝位三角放大機構(gòu)(12)分別設(shè)置在第二上箝位壓電疊堆放置孔(10-1)和第一下箝位壓電疊堆放置孔(11-1)內(nèi)，第二上蓋板(13)和第二下蓋板(14)分別固定蓋裝在第二上底板(10)和第二下底板(11)上,兩個第二連接件(30)分別水平旋擰在第二上蓋板(13)和第二下蓋板(14)上，每個第二連接件(30)均與第二箝位三角放大機構(gòu)(12)之間各設(shè)有一個第二碟簧(16)， 第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)由右至左依次設(shè)置，且導(dǎo)軌(I)依次穿設(shè)在第一箝位機構(gòu)的第一箝位三角放大機構(gòu)(4)和第二箝位機構(gòu)的第二箝位三角放大機構(gòu)(12)上，第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)之間通過驅(qū)動機構(gòu)連接， 驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動機構(gòu)和下驅(qū)動機構(gòu)，上驅(qū)動機構(gòu)包括一組上楔塊(18)、上驅(qū)動壓電疊堆(19)、上柔性鉸鏈(20)和一組上伸縮桿(21)，一組上楔塊(18)包括第一上楔塊(18-1)和第二上楔塊(18-2)，第一上楔塊(18-1)的斜面和第二上楔塊(18-2)的斜面貼合設(shè)置，一組上楔塊(18)設(shè)置在第一上底板(2)上，第三連接件(31)穿設(shè)在第一上底板(2)上，且所述第三連接件(31)與第一上楔塊(18-1)相抵，上驅(qū)動壓電疊堆(19 )搭設(shè)在第一上底板(2)和第二上底板(10)上，第一上底板(2)和第二上底板(10)之間固裝有一組上伸縮桿(21)，上柔性鉸鏈(20 )設(shè)置在一組上楔塊(18 )和上驅(qū)動壓電疊堆(19 )之間， 下驅(qū)動機構(gòu)包括一組下楔塊(22)、下驅(qū)動壓電疊堆(23)、下柔性鉸鏈(24)和一組下伸縮桿(25)，一組下楔塊(22)包括第一下楔塊(22-1)和第二下楔塊(22-2)，第一下楔塊(22-1)的斜面和第二下楔塊(22-2)的斜面貼合設(shè)置，一組下楔塊(22)設(shè)置在第一下底板(3)上，第四連接件(32)穿設(shè)在第一下底板(3)上，且所述第四連接件(32)與第一下楔塊(22-1)相抵，下驅(qū)動壓電疊堆(23 )搭設(shè)在第一下底板(3 )和第二下底板(11)上，第一下底板(3)和第二下底板(11)之間固裝有一組下伸縮桿(25)，下柔性鉸鏈(24)設(shè)置在一組下楔塊(22)和下驅(qū)動壓電疊堆(23)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被動箝位式壓電驅(qū)動器，其特征在于第一碟簧(6)的剛度大于第一箝位三角放大機構(gòu)(4)的剛度而小于第一箝位壓電疊堆(5)的輸出剛度，第二碟簧(16)的剛度大于第二箝位三角放大機構(gòu)(12)的剛度而小于第二箝位壓電疊堆(15)的輸出剛度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被動箝位式壓電驅(qū)動器，其特征在于上伸縮桿(21)的拉伸剛 >度小于上驅(qū)動壓電疊堆(19)的輸出剛度，下伸縮桿(25)的拉伸剛度小于下驅(qū)動壓電疊堆(23)的輸出剛度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被動箝位式壓電驅(qū)動器，其特征在于所述壓電驅(qū)動器還包括第一導(dǎo)軌套(26)和第二導(dǎo)軌套(27)，第一導(dǎo)軌套(26)固裝在第一箝位機構(gòu)的左端，第二導(dǎo)軌套(27)固裝在第二箝位機構(gòu)的右端，第一導(dǎo)軌套(26)和第二導(dǎo)軌套(27)與導(dǎo)軌(I)之間間隙配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的被動箝位式壓電驅(qū)動器，其特征在于所述第一導(dǎo)軌套(26)和第二導(dǎo)軌套(27)均由聚四氟乙烯制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的被動箝位式壓電驅(qū)動器，其特征在于所述壓電驅(qū)動器還包括多個螺旋彈簧(28)，每個第一圓柱(9)和每個第二圓柱(17)上均套裝有一個螺旋彈簧(28)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的被動箝位式壓電驅(qū)動器，其特征在于導(dǎo)軌(I)為圓柱體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的被動箝位式壓電驅(qū)動器，其特征在于導(dǎo)軌(I)為四棱柱。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被動箝位式壓電驅(qū)動器，其特征在于上柔性鉸鏈(20)與第一上底板(2)制成一體，下柔性鉸鏈(24)與第一下底板(3)上制成一體，上伸縮桿(21)與第一上底板(2)和第二上底板(10)制成一體，下伸縮桿(25)與第一下底板(3)和第二下底板(11)制成一體。
全文摘要
被動箝位式壓電驅(qū)動器，它涉及一種壓電驅(qū)動器。本發(fā)明為解決現(xiàn)有被動箝位式壓電驅(qū)動器預(yù)緊力的調(diào)節(jié)是通過配合過盈量來控制的，其控制靈活性較差，同時，其箝位放大結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜的問題。本發(fā)明包括第一箝位機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、第二箝位機構(gòu)和導(dǎo)軌，第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)由右至左依次設(shè)置，且導(dǎo)軌依次穿設(shè)在第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)的中部，第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)之間通過驅(qū)動機構(gòu)連接。本發(fā)明被動箝位式壓電驅(qū)動器具有體積小、斷電自鎖，箝位裝置具有三角放大機構(gòu)，能夠?qū)Ⅲ槲粔弘姱B堆的位移放大，降低的加工和裝配的難度。本發(fā)明適用于微驅(qū)動過程中。
文檔編號H02N2/06GK102664554SQ20121014932
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者曲建俊, 王佳男, 郭文峰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)