双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置，属于精密工程技术领域。包括支撑底座、旋转台面、定子组件和轴承等单元，支撑底座与旋转台面通过轴承配合连接，支撑底座与定子组件通过螺栓连接，旋转台面与定子组件通过驱动足前端接触配合，轴承与支撑底座和旋转台面过盈配合。当激励电信号作用于叠堆型压电元件时，叠堆型压电元件基于逆压电效应产生轴向伸长，使驱动足产生切向位移，驱动旋转台面产生旋转运动，通过改变驱动电压的方向和时序，便可控制旋转台面进行正转、反转和定位静止。本发明专利技术具有结构简单、定位精度高、行程大以及响应速度快等诸多技术优势，在精密工程技术领域有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置
本专利技术涉及精密工程
，特别涉及一种双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置。
技术介绍
近年来，随着科学技术的发展，微纳米技术在生命科学、微电子学、光学、超精密机械及其制造、精密测量、医药卫生、半导体、生物化学、数据存储等学科领域中占据越来越重要的地位。微机械技术、微纳米测量技术、微纳米级的定位和驱动技术已成为当今世界高新
的热门。形式各异的具有精密驱动、精密测量和精密定位功能的新型驱动装置被陆续研制开发出来。已有的驱动装置往往存在结构尺寸偏大、定位精度低等缺点；尽管其中也有一些驱动器输出稳定、精度高，但行程小，严重限制了其应用的范围；而压电陶瓷材料具有频率响应高、体积小、位移分辨率高、发热少、无噪声、输出力大、换能效率高、驱动力大、驱动功率低、工作频率宽、不受电磁干扰等诸多优点，因此近年来由此类元件作为精密驱动的微纳米级精密驱动器越来越受到关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置，解决了现有的驱动装置存在的结构尺寸偏大、定位精度低以及行程小等技术问题。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置，包括支撑底座1、旋转台面2、定子组件3和轴承4；所述支撑底座1通过轴承4与旋转台面2配合连接；所述支撑底座1通过定子固定螺钉3-3与定子组件3紧固连接；所述支撑底座1与轴承4过盈配合；所述旋转台面2通过驱动足3-1-1-1与定子组件3接触配合；所述旋转台面2与轴承4过盈配合。所述的支撑底座1包括定子支撑台1-1和轴承支撑柱1-2，所述支撑底座1的上表面中部设置有定子支撑台1-1；所述定子支撑台1-1上均匀设有N个定子固定螺纹孔1-1-1，其中N为大于等于1的正整数；所述支撑底座1的上表面中部设置有轴承支撑柱1-2；所述轴承支撑柱1-2的上端设置有轴承安装柱1-2-1；所述轴承支撑柱1-2的上部设置有轴肩1-2-2。所述的旋转台面2包括内螺纹孔2-1、旋转台侧壁2-2和轴承安装座2-3；所述旋转台面2上表面设置有若干个内螺纹孔2-1；所述旋转台面2的外圆周边缘设置有旋转台侧壁2-2；所述旋转台面2下表面中部设置有轴承安装座2-3；所述轴承安装座2-3上端面设置有轴承安放槽2-3-1；所述轴承安放槽2-3-1下端设有轴承限位环台2-3-2。所述的定子组件3包括双叠堆型定子3-1、叠堆型压电元件3-2、定子固定螺钉3-3、叠堆预紧螺钉3-4和调整垫片3-5；所述双叠堆型定子3-1包括驱动铰链3-1-1和定子支撑架3-1-2；所述驱动铰链3-1-1的前端中部设置有驱动足3-1-1-1；所述驱动铰链3-1-1的一侧的连接梁3-1-1-5的两侧端部设置有柔性铰链一3-1-1-2，所述驱动铰链3-1-1的另一侧的连接梁3-1-1-5的两侧端部设置有柔性铰链二3-1-1-3，所述驱动铰链3-1-1的中部的连接梁3-1-1-5的两侧端部设置有柔性铰链三3-1-1-4，所述柔性铰链一3-1-1-2与柔性铰链三3-1-1-4的厚度之比的取值范围为0.1～0.9，所述柔性铰链二3-1-1-3与柔性铰链三3-1-1-4的厚度之比的取值范围为0.1～0.9；所述驱动铰链3-1-1的两侧端部以及中部均设有连接梁3-1-1-5，通过改变连接梁3-1-1-5的厚度可以改变驱动铰链3-1-1的轴向刚度；所述驱动铰链3-1-1设置有叠堆型压电元件限位槽3-1-1-6；所述定子支撑架3-1-2的外侧壁均匀设有P个驱动铰链3-1-1，其中P为大于等于2的正整数；所述定子支撑架3-1-2的外侧壁底端均匀设有N个固定吊耳3-1-2-1，其中N为大于等于1的正整数；所述固定吊耳3-1-2-1上设有通孔3-1-2-2；所述定子支撑架3-1-2外侧壁设有预紧螺纹孔3-1-2-3；所述叠堆型压电元件3-2安装于叠堆型压电元件限位槽3-1-1-6内，叠堆型压电元件3-2在通电后激励双叠堆型定子3-1产生形变，使驱动足3-1-1-1产生侧向位移，进而驱动旋转台面2使旋转台面2进行旋转；所述调整垫片3-5，其一侧端面与叠堆型压电元件3-2接触配合，另一侧端面与叠堆型压电元件限位槽3-1-1-6接触配合，对叠堆型压电元件3-2进行初步预紧，并防止叠堆型压电元件3-2产生切应变或受力不均。所述的轴承4与轴承安装柱1-2-1和轴承安放槽2-3-1配合连接，并通过轴肩1-2-2与轴承限位环台2-3-2对轴承4的轴向位移进行限定。所述的驱动足3-1-1-1的截面形状可为半圆形、抛物线形或类L型等。所述的柔性铰链一3-1-1-2、柔性铰链二3-1-1-3和柔性铰链三3-1-1-4可为直圆型铰链、椭圆型铰链、双曲线型铰链、抛物线型铰链或直角型铰链等。所述的调整垫片3-5由钨钢或45号钢等材料制成。本专利技术的有益效果在于：本专利技术主要采用叠堆型压电元件做为动力来源，当对位于驱动铰链左侧和右侧内的压电叠堆交替的通以激励电信号时基于压电叠堆的逆压电效应，压电叠堆会产生轴向的伸长，由于双叠堆型定子中驱动铰链的结构特征，导致两侧的连接梁和中间的连接梁轴向刚度不同，因此使驱动足产生切向位移，进而驱动旋转台面使旋转台面正向旋转或逆向旋转。由于压电陶瓷材料具有频率响应高、体积小、位移分辨率高、发热少、无噪声、输出力大、换能效率高、驱动力大、驱动功率低、工作频率宽、不受电磁干扰等诸多优点，因此所述的一种双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置可有效的解决已有驱动装置存在的结构尺寸偏大、定位精度低以及行程小等技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的支撑底座的结构示意图；图3为本专利技术的旋转台面的结构示意图；图4为本专利技术的旋转台面底部的结构示意图；图5为本专利技术的定子组件的结构示意图；图6为本专利技术的双叠堆型定子的结构示意图；图7为本专利技术的双叠堆型定子的俯视图；图8为本专利技术的叠堆型压电元件的结构示意图；图9为本专利技术的调整垫片的结构示意图；图10为本专利技术的轴承的结构示意图；图11为本专利技术的工作流程的示意图；图12为本专利技术的定子受叠堆型压电元件驱动时驱动足产生正切向位移的示意图；图13为本专利技术的定子受叠堆型压电元件驱动时驱动足产生逆切向位移的示意图；图14为本专利技术的定子受叠堆型压电元件驱动时驱动足产生位移抵消时的示意图。图中：1、支撑底座；1-1、定子支撑台；1-2、轴承支撑柱；1-1-1、定子固定螺纹孔；1-2-1、轴承安装柱；1-2-2、轴肩；2、旋转台面；2-1、内螺纹孔；2-2、旋转台侧壁；2-3、轴承安装座2-3-1、轴承安放槽；2-3-2、轴承限位环台；3、定子组件；3-1、双叠堆型定子；3-1-1、驱动铰链；3-1-2、定子支撑架；3-1-1-1、驱动足；3-1-1-2、柔性铰链；3-1-1-3、柔性铰链Ⅱ；3-1-1-4、柔性铰链Ⅲ；3-1-1-5、连接梁；3-1-1-6、叠堆型压电元件限位槽；3-1-2-1固定吊耳；3-1-2-2、通孔；3-1-2-3、预紧螺纹孔；3-2、叠堆型压电元件；3-3、定子固定螺钉；3-4、叠堆预紧螺钉；3-5、调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置，其特征在于：包括支撑底座(1)、旋转台面(2)、定子组件(3)和轴承(4)；所述支撑底座(1) 通过轴承(4)与旋转台面(2)配合连接；所述支撑底座(1) 通过定子固定螺钉(3‑3)与定子组件(3)紧固连接；所述支撑底座(1)与轴承(4)过盈配合；所述旋转台面(2) 通过驱动足(3‑1‑1‑1)与定子组件(3)接触配合；所述旋转台面(2)与轴承(4)过盈配合。

【技术特征摘要】
1.一种双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置，其特征在于：包括支撑底座(1)、旋转台面(2)、定子组件(3)和轴承(4)；所述支撑底座(1)通过轴承(4)与旋转台面(2)配合连接；所述支撑底座(1)通过定子固定螺钉(3-3)与定子组件(3)紧固连接；所述支撑底座(1)与轴承(4)过盈配合；所述旋转台面(2)通过驱动足(3-1-1-1)与定子组件(3)接触配合；所述旋转台面(2)与轴承(4)过盈配合。2.根据权利要求1所述的双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置，其特征在于：所述的支撑底座(1)包括定子支撑台(1-1)和轴承支撑柱(1-2)，所述支撑底座(1)的上表面中部设置有定子支撑台(1-1)；所述定子支撑台(1-1)上均匀设有N个定子固定螺纹孔(1-1-1)，其中N为大于等于1的正整数；所述支撑底座(1)的上表面中部设置有轴承支撑柱(1-2)；所述轴承支撑柱(1-2)的上端设置有轴承安装柱(1-2-1)；所述轴承支撑柱(1-2)的上部设置有轴肩(1-2-2)。3.根据权利要求1所述的双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置，其特征在于：所述的旋转台面(2)包括内螺纹孔(2-1)、旋转台侧壁(2-2)和轴承安装座(2-3)；所述旋转台面(2)上表面设置有若干个内螺纹孔(2-1)；所述旋转台面(2)的外圆周边缘设置有旋转台侧壁(2-2)；所述旋转台面(2)下表面中部设置有轴承安装座(2-3)；所述轴承安装座(2-3)上端面设置有轴承安放槽(2-3-1)；所述轴承安放槽(2-3-1)下端设有轴承限位环台(2-3-2)。4.根据权利要求1所述的双压电叠堆驱动型精密旋转驱动装置，其特征在于：所述的定子组件(3)包括双叠堆型定子(3-1)、叠堆型压电元件(3-2)、定子固定螺钉(3-3)、叠堆预紧螺钉(3-4)和调整垫片(3-5)；所述双叠堆型定子(3-1)包括驱动铰链(3-1-1)和定子支撑架(3-1-2)；所述驱动铰链(3-1-1)的前端中部设置有驱动足(3-1-1-1)；所述驱动铰链(3-1-1)的一侧的连接梁(3-1-1-5)的两侧端部设置有柔性铰链一(3-1-1-2)，所述驱动铰链(3-1-1)的另一侧的连接梁(3-1-1-5)的两侧端部设置有柔性铰链二(3-1-1-3)，所述驱动铰链(3-1-1)的中部的连接梁(3-1-1-5)的两侧端部设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏伟，秦峰，程廷海，王岩，祖新宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22