外驅(qū)動雙向推力型壓電步進精密驅(qū)動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及步進精密驅(qū)動器，特別是涉及一種利用壓電材料的逆壓電效應的外驅(qū)動雙向推力型壓電步進精密驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]精密驅(qū)動器是自動化裝置和設(shè)備的動力部件和核心部件，它的體積、重量、價格和性能在很大程度上決定了自動化裝置和設(shè)備的體積、重量、價格和性能。隨著電子技術(shù)和材料科學的發(fā)展，新型驅(qū)動器的研宄和開發(fā)已經(jīng)取得了巨大的成果，對提高自動化裝置和設(shè)備的性能起到了重大的作用。其中壓電精密驅(qū)動器是一個多學科交叉的綜合研宄領(lǐng)域，已經(jīng)成為國內(nèi)外學者研宄的熱點之一。例如，哈爾濱工業(yè)大學的專利CN201210146029.1，公開了一種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，但是壓電材料在工作過程中會受到拉力，嚴重影響壓電材料的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種利用壓電材料的逆壓電效應產(chǎn)生可利用并且可控的位移量和驅(qū)動力的步進精密驅(qū)動器。其結(jié)構(gòu)簡單，具有高分辨率、大載荷、高速、高頻、穩(wěn)定運動的特點。實現(xiàn)了壓電疊堆只受到壓力，延長壓電疊堆材料的使用壽命，同時也實現(xiàn)了雙向運動。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0005]包括與底座相連的中間定子箝位單元，直線動子單元，驅(qū)動體單元和運動箝位單元；驅(qū)動體單元與中間定子箝位單元相連，運動箝位單元與驅(qū)動體單元相連。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述的中間定子箝位單元包括中間箝位體、中間壓電疊堆和中間箝位柔性鉸鏈；中間箝位體固定在底座上，中間壓電疊堆置于中間箝位體內(nèi)部，中間壓電疊堆的兩個面粘貼在中間箝位體的內(nèi)表面上。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述的驅(qū)動體單元包括左驅(qū)動壓電疊堆、左驅(qū)動柔性鉸鏈、左驅(qū)動體、右驅(qū)動壓電疊堆、右驅(qū)動柔性鉸鏈和右驅(qū)動體；左驅(qū)動壓電疊堆置于左驅(qū)動體內(nèi)部，左驅(qū)動壓電疊堆的兩個面粘貼在左驅(qū)動體的內(nèi)表面上；右驅(qū)動壓電疊堆置于右驅(qū)動體內(nèi)部，右驅(qū)動壓電疊堆的兩個面粘貼在右驅(qū)動體的內(nèi)表面上。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的運動箝位單元包括左箝位柔性鉸鏈、左箝位壓電疊堆、左箝位體、右箝位柔性鉸鏈、右箝位壓電疊堆、右箝位體；左箝位壓電疊堆置于左箝位體內(nèi)部，左箝位壓電疊堆的兩個面粘貼在左箝位體的內(nèi)表面上；右箝位壓電疊堆置于右箝位體內(nèi)部，右箝位壓電疊堆的兩個面粘貼在右箝位體的內(nèi)表面上。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于:
[0010](I)本實用新型采用的是一種仿生型的工作原理，利用“箝位-驅(qū)動-箝位”的方式運動，類似于某些生物體的步行運動，結(jié)構(gòu)簡單。
[0011](2)本實用新型具有高分辨率、大載荷、高速、高頻、穩(wěn)定運動的特點。
[0012](3)本實用新型實現(xiàn)了壓電疊堆只受到壓力，保護壓電疊堆不受破壞，延長壓電疊堆材料的使用壽命，同時也實現(xiàn)了雙向運動。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0014]圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)主視示意圖。
[0015]圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)左視示意圖。
[0016]圖中:1.直線動子單元，2.左箝位柔性鉸鏈，3.左箝位壓電疊堆，4.左驅(qū)動柔性鉸鏈，5.左驅(qū)動壓電疊堆，6.中間箝位體，7.中間壓電疊堆，8.右驅(qū)動柔性鉸鏈，9.右驅(qū)動壓電疊堆，10.右箝位體，11.右箝位壓電疊堆，12.底座，13.左箝位體，14.中間箝位柔性鉸鏈，15.右箝位柔性鉸鏈，16.左驅(qū)動體，17.右驅(qū)動體。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳述，但不限于本實施例所敘述的具體結(jié)構(gòu)。
[0018]如圖1、圖2、圖3所示，包括與底座12相連的中間定子箝位單元，直線動子單元1，驅(qū)動體單元和運動箝位單元；驅(qū)動體單元與中間定子箝位單元相連，運動箝位單元與驅(qū)動體單元相連。
[0019]中間定子箝位單元包括中間箝位體6、中間壓電疊堆7和中間箝位柔性鉸鏈14 ;中間箝位體6固定在底座12上，中間壓電疊堆7置于中間箝位體6內(nèi)部，中間壓電疊堆7的兩個面粘貼在中間箝位體6的內(nèi)表面上。
[0020]驅(qū)動體單元包括左驅(qū)動壓電疊堆5、左驅(qū)動柔性鉸鏈4、左驅(qū)動體16、右驅(qū)動壓電疊堆9和右驅(qū)動柔性鉸鏈8和右驅(qū)動體17 ;左驅(qū)動壓電疊堆5置于左驅(qū)動體16內(nèi)部，左驅(qū)動壓電疊堆5的兩個面粘貼在左驅(qū)動體16的內(nèi)表面上；右驅(qū)動壓電疊堆9置于右驅(qū)動體17內(nèi)部，右驅(qū)動壓電疊堆9的兩個面粘貼在右驅(qū)動體17的內(nèi)表面上。
[0021]運動箝位單元包括左箝位柔性鉸鏈2、左箝位壓電疊堆3、左箝位體13、右箝位柔性鉸鏈15、右箝位壓電疊堆11、右箝位體10 ;左箝位壓電疊堆3置于左箝位體13內(nèi)部，左箝位壓電疊堆3的兩個面粘貼在左箝位體13的內(nèi)表面上；右箝位壓電疊堆11置于右箝位體10內(nèi)部，右箝位壓電疊堆11的兩個面粘貼在右箝位體10的內(nèi)表面上。
[0022]以直線動子單元I向左運動為例，本實用新型的工作過程如下:
[0023]初始時，各工作單元處于自由狀態(tài)-左箝位壓電疊堆3帶電伸長，左箝位柔性鉸鏈2變形對直線動子單元I進行箝位-左驅(qū)動壓電疊堆5帶電伸長，由于中間箝位體6固定在底座12上，所以左驅(qū)動柔性鉸鏈4向左側(cè)變形，推動左箝位體13向左運動一步，由于左箝位體13與直線動子單元I箝位在一起，可帶動直線動子向左運動一步-中間壓電疊堆7帶電伸長，使中間箝位體6對直線動子單元I進行箝位-左箝位壓電疊堆3放電回縮，使左箝位體13與直線動子單元I松開-左驅(qū)動壓電疊堆5放電回縮，左箝位體13在左驅(qū)動柔性鉸鏈4的回復力作用下向右回縮一步，回到初始位置-左箝位壓電疊堆3帶電伸長，左箝位柔性鉸鏈2變形對直線動子單元I進行箝位-中間壓電疊堆7放電回縮，中間箝位體6松開，完成一個工作周期。期間，除直線動子單元I向左運動一步外，其它工作單元均回到原始位置。重復以上運動過程，則直線動子單元I以步進的方式被動的向左連續(xù)運動，并且向左運動過程是對載荷端的推力驅(qū)動。在整個運動過程中，中間箝位體6的右側(cè)部分一直處于自由狀態(tài)。
[0024]同理，由于左右側(cè)結(jié)構(gòu)完全一致，所以使用不同的驅(qū)動時序就可以用施加推力的方式動直線動子單元I向右運動。
【主權(quán)項】
1.一種外驅(qū)動雙向推力型壓電步進精密驅(qū)動器，其特征在于:包括與底座(12)相連的中間定子箝位單元，直線動子單元(I)，驅(qū)動體單元和運動箝位單元；驅(qū)動體單元與中間定子箝位單元相連，運動箝位單元與驅(qū)動體單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外驅(qū)動雙向推力型壓電步進精密驅(qū)動器，其特征在于:所述中間定子箝位單元包括中間箝位體￠)、中間壓電疊堆(7)和中間箝位柔性鉸鏈(14);中間箝位體(6)固定在底座(12)上，中間壓電疊堆(7)置于中間箝位體(6)內(nèi)部，中間壓電疊堆⑵的兩個面粘貼在中間箝位體(6)的內(nèi)表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外驅(qū)動雙向推力型壓電步進精密驅(qū)動器，其特征在于:所述驅(qū)動體單元包括左驅(qū)動壓電疊堆(5)、左驅(qū)動柔性鉸鏈(4)、左驅(qū)動體(16)、右驅(qū)動壓電疊堆(9)和右驅(qū)動柔性鉸鏈(8)和右驅(qū)動體(17);左驅(qū)動壓電疊堆(5)置于左驅(qū)動體(16)內(nèi)部，左驅(qū)動壓電疊堆(5)的兩個面粘貼在左驅(qū)動體(16)的內(nèi)表面上；右驅(qū)動壓電疊堆(9)置于右驅(qū)動體(17)內(nèi)部，右驅(qū)動壓電疊堆(9)的兩個面粘貼在右驅(qū)動體(17)的內(nèi)表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外驅(qū)動雙向推力型壓電步進精密驅(qū)動器，其特征在于:所述運動箝位單元包括左箝位柔性鉸鏈(2)、左箝位壓電疊堆(3)、左箝位體(13)、右箝位柔性鉸鏈(15)、右箝位壓電疊堆(11)、右箝位體(10);左箝位壓電疊堆(3)置于左箝位體(13)內(nèi)部，左箝位壓電疊堆(3)的兩個面粘貼在左箝位體(13)的內(nèi)表面上；右箝位壓電疊堆(11)置于右箝位體(10)內(nèi)部，右箝位壓電疊堆(11)的兩個面粘貼在右箝位體(10)的內(nèi)表面上。
【專利摘要】一種外驅(qū)動雙向推力型壓電步進精密驅(qū)動器包括與底座相連的中間定子箝位單元，直線動子單元，驅(qū)動體單元和運動箝位單元。驅(qū)動體單元與中間定子箝位單元相連，運動箝位單元與驅(qū)動體單元相連。其結(jié)構(gòu)簡單，具有高分辨率、大載荷、高速、高頻、穩(wěn)定運動的特點。實現(xiàn)了壓電疊堆只受到壓力，延長壓電疊堆材料的使用壽命，同時也實現(xiàn)了雙向運動。
【IPC分類】H02N2-04, H02N2-06
【公開號】CN204498018
【申請?zhí)枴緾N201520203372
【發(fā)明人】陳定方, 劉紅俊, 李立杰, 陶孟侖, 沈威, 明廷鑫, 黃志威, 李鵬輝
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月7日