压电驱动器制造技术

技术编号:19398084 阅读:35 留言:0更新日期:2018-11-10 05:22
本发明专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的压电步进驱动器(1),包括至少一个压电驱动装置(2),所述压电驱动装置(2)具有可彼此独立地驱动的至少两个驱动部分并且每个驱动部分通过至少两个压电致动器作用,以及当控制电压被施加到致动器时,由两个压电致动器推进的从动构件(3),其中驱动装置(2)大致配置成三角形的形状,在驱动装置(2)的尖端布置有驱动部分,驱动装置(2)与对称平面成镜像对称,该对称平面包括从动构件(3)的前进方向并且在同一驱动装置的驱动部分之间延伸,以及在没有施加到致动器的控制电压的情况下,驱动部分的至少一个偏压从动构件(3)。为了能够更精确地控制从动构件(3)的前进,根据本发明专利技术提供了在没有施加到致动器的控制电压的情况下,驱动部分的至少一个偏压在从动构件(3)上,使得驱动部分阻止从动构件(3)的前进,其中驱动部分的每个相对于三角形的基部(201)单独地回弹性安装。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电驱动器
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的压电步进驱动器,包括至少一个压电驱动装置,该压电驱动装置具有可彼此独立地驱动的至少两个驱动部分并且每个驱动部分由至少两个压电致动器作用,以及当控制电压施加到致动器时,由驱动部分的至少一个推进的从动构件。
技术介绍
从JPH02-146971A中已知根据权利要求1的前序部分的压电步进驱动器。从US4,613,782已知一种压电步进驱动器,其中压电驱动装置各自包括一个驱动部分,该驱动部分由两个压电致动器作用并且由弹簧偏置。驱动部分沿从动构件的前进方向分布。从US5,563,465已知一种压电步进驱动器,包括至少一个压电驱动装置,该压电驱动装置具有可彼此独立地驱动的至少两个驱动部分并且每个驱动部分由至少两个压电致动器作用,以及当控制电压施加到致动器时,由驱动部分的至少一个推进的从动构件。已经证明,这种压电步进驱动器的缺点在于,由于其惯性,对从动构件的前进的精确控制变得困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改进根据权利要求1的前序部分所述的压电步进驱动器以能够达到更精确地控制从动构件的前进的程度。本专利技术的目的是满足权利要求1的目的。本专利技术的有利改进在从属权利要求中要求保护。根据本专利技术的压电步进驱动器包括至少一个压电驱动装置,该压电驱动装置具有可彼此独立地驱动的至少两个驱动部分并且每个驱动部分由至少两个压电致动器作用,以及当控制电压施加到致动器时,由驱动部分的至少一个推进的从动构件,其中,在没有施加到致动器的控制电压的情况下,驱动部分的至少一个偏压在从动构件上,使得驱动部分阻止从动构件的前进。两个驱动部分的偏置力优选地基本上垂直于或精确垂直于从动构件的前进方向(也称为驱动方向)。通过向压电致动器施加控制电压,驱动部分可独立地偏转以便减小或完全取消施加到从动构件的偏置力并且将驱动力传递到从动构件以分别提供推进或前进运动。每个驱动装置的驱动部分优选地相邻地布置成横向或垂直于从动构件的前进方向。因此,根据本专利技术的压电步进驱动器的基本部件是若干个压电陶瓷致动器,其作用在相应的相关联驱动部分上,该驱动部分偏压在可移动地引导的从动构件上。通过协调控制电压,与驱动部分相关联的两个致动器受该控制电压作用,获得驱动部分的一种步进运动,这导致从动构件的前进。目前压电致动器的使用允许最小的步进和前进运动,从而获得高运动分辨率,其中可以通过一次步进运动移动获得远低于1纳米的分辨率。可变调节距离可通过可变从动构件长度获得。驱动部分的至少一个对从动构件的偏压提供了驱动器在静止和关闭状态下的自锁。结果,它在关闭时不消耗能量,不会加热并且以机械稳定的方式保持位置。具有低通电时间且需要高时间和温度稳定性的应用受益于这些特征。压电陶瓷致动器的运动或变形基于结晶效应并且不受磨损。当仅通过驱动部分的物理夹紧和提升来实现从动构件前进时,驱动部分与从动构件的联接仅受到非常轻微的滑动摩擦效应。这可以实现对从动构件的前进的非常精确的控制。但是,利用根据本专利技术的步进驱动器也可以实现其中驱动部分不会从从动构件上抬起的从动构件的前进运动。如果驱动装置包括致动器插入其中的可变形框架使得分别作用在驱动部分上的两个致动器用它们各自的一个端部抵靠在它们共用的框架的驱动部分上并且它们的另一端支撑在框架的支撑部分上,可以证明是有利的。通过框架集成的驱动装置形成紧凑的组件,其可以以灵活和通用的方式使用。使框架包括可弹性变形的部分是有利的。通过使用可弹性变形的部分,可以选择性地实现框架的局部所需的柔性或弹性。如果可弹性变形部分中的至少一个配置为弹簧部分或挠性铰链,则可能是有帮助的,其中优选地,可弹性变形部分的至少一个布置在支撑部分的至少一个和框架的基部(支承点)之间和/或驱动部分的至少一个和框架的基部(支承点)之间。特别地,在框架的这些区域中需要增加的柔性或弹性,使得,首先,驱动部分可以由于与它们相关联的致动器的相应的力作用而执行(步进)运动,并且,其次,致动器可以以这样的方式插入框架中,即不产生高的内应力,特别是剪切应力,或者可以分别在框架中简单地对准或组装致动器。驱动装置大致地配置成三角形,在其尖端处布置有驱动部分。致动器优选地至少部分地形成三角形的支腿并且以铰接的方式固定到三角形的基部。每个驱动部分相对于三角形的基部以单独地回弹性或弹性方式安装。框架优选地形成等腰三角形,驱动部分位于其尖端,其中致动器形成三角形的支腿。支撑部分,例如,以铰接方式固定到三角形的基部,并且每个驱动部分可以通过弹性弹簧部分单独地连接到三角形的基部。作用在同一驱动部分上的致动器优选地在工作方向上起作用,所述工作方向至少部分地垂直和/或平行于包括从动构件的前进方向的平面延伸。理想的是,应用于同一驱动部分的致动器的工作方向相对于彼此以45°至135°,理想地为90°的角度定位。驱动装置以镜像对称的方式配置。该变型促进了驱动力经由驱动部分均匀地施加到从动构件上,同时最小化了前进运动中的不规则性。驱动装置以关于第一对称平面以镜像对称的方式配置,该第一对称平面包括从动构件的前进方向并且在同一驱动装置的驱动部分之间延伸。如果驱动装置关于第二对称平面以镜像对称的方式配置,其中该第二对称平面垂直于从动构件的前进方向对齐并且与同一驱动装置的两个驱动部分相交,则其可以是有用的。如果步进驱动器包括布置在从动构件的同一侧或不同侧上的至少两个驱动装置,其中该驱动装置优选地以镜像对称的方式布置和/或驱动部分是以镜像对称可偏转和/或与驱动部分相关联的致动器以镜像对称连接,则也是有用的。如果不同驱动装置的两个相应驱动部分的相关联的致动器成对连接并且当相关联的致动器受控制电压作用以传递整流驱动力以实现朝向从动构件的推进时,则可以是有用的。关于两个驱动装置的布置、致动或连接的对称性可能在以下对称平面中给出:-第一对称平面,其包括从动构件的前进方向并且在不同驱动装置的驱动部分之间的从动构件的平面中延伸。-第二对称平面,其包括从动构件的前进方向,并且分别与垂直于在相同的相应驱动装置的驱动部分之间的从动构件的平面的两个驱动装置相交。-第三对称平面,其垂直于前进方向和垂直于从动构件的平面延伸,并且与两个驱动装置的驱动部分相交。如果从动构件以可弹性变形的方式配置和/或安装,并且在致动器处没有控制电压的情况下,由于弹性变形而通过恢复抵靠驱动装置的力而偏置,则证明是有利的。如果驱动装置仅作用在从动构件的一侧上,则该变型是有利的。此外,如果至少一个驱动装置布置在基架上,其中基架包括可弹性变形的部分,优选地为挠性铰链的形式,使得驱动装置可弹性地安装到基架上使得在致动器不存在控制电压的情况下,其驱动部分的至少一个由于弹性变形而通过恢复抵靠驱动装置的力而被偏置,可以证明是有利的。可以以简单的方式实现驱动部分抵靠从动构件的限定偏置,特别是使用可调节螺钉。如果至少一个驱动装置和从动构件布置在同一基架上,其中至少一个驱动装置和从动构件安装成在基架上相对于彼此是有回弹性的,也是有用的。例如,至少一个驱动装置和从动构件布置在基架的不同部分上,这些部分可移动地并且以回弹性的方式彼此连接,其中基架的不同部分,例如,通过一个或多个挠性铰链的方式连接。另外,如果从动构件安装和/或配置和/或驱动装置安装和/或基架配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电步进驱动器(1),包括至少一个压电驱动装置(2),所述至少一个压电驱动装置(2)具有可彼此独立地驱动的至少两个驱动部分(21、22)并且每个所述驱动部分由至少两个压电致动器(213、214、223、224)作用,以及当控制电压施加到所述致动器(213、214、223、224)时由所述驱动部分(21、22)的至少一个推进的从动构件(3),其中所述驱动装置(2)被大致配置成三角形,在其尖端处布置所述驱动部分(21、22),所述驱动装置(2)与包括所述从动构件(3)的前进方向的对称平面成镜像对称并且在同一驱动装置的所述驱动部分(21、22)之间延伸,以及所述驱动部分(21、22)中的至少一个在不存在施加到所述致动器(213、214、223、224)的控制电压的情况下偏压所述从动构件(3),其特征在于,在没有施加到所述致动器(213、214、223、224)的控制电压的情况下,所述驱动部分(21、22)的至少一个偏压所述从动构件(3),使得所述驱动部分阻止所述从动构件(3)的前进,其中所述驱动部分(21、22)的每个相对于所述三角形的基部(201)单独地回弹性安装。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.15 DE 102016104803.81.一种压电步进驱动器(1),包括至少一个压电驱动装置(2),所述至少一个压电驱动装置(2)具有可彼此独立地驱动的至少两个驱动部分(21、22)并且每个所述驱动部分由至少两个压电致动器(213、214、223、224)作用,以及当控制电压施加到所述致动器(213、214、223、224)时由所述驱动部分(21、22)的至少一个推进的从动构件(3),其中所述驱动装置(2)被大致配置成三角形,在其尖端处布置所述驱动部分(21、22),所述驱动装置(2)与包括所述从动构件(3)的前进方向的对称平面成镜像对称并且在同一驱动装置的所述驱动部分(21、22)之间延伸,以及所述驱动部分(21、22)中的至少一个在不存在施加到所述致动器(213、214、223、224)的控制电压的情况下偏压所述从动构件(3),其特征在于,在没有施加到所述致动器(213、214、223、224)的控制电压的情况下,所述驱动部分(21、22)的至少一个偏压所述从动构件(3),使得所述驱动部分阻止所述从动构件(3)的前进,其中所述驱动部分(21、22)的每个相对于所述三角形的基部(201)单独地回弹性安装。2.根据权利要求1所述的压电步进驱动器(1),其特征在于,所述驱动装置(2)包括可变形框架(20),所述致动器(213、214、223、224)插入所述可变形框架中,使得分别作用在驱动部分(21、22)的所述两个致动器(213、214、223、224)分别利用它们各自的一个端部抵靠在对于他们是共用的所述框架(20)的所述驱动部分(21、22)上并且利用它们另一个端部支撑在所述框架(20)的支撑部分(215、216、225、226)上。3.根据权利要求2所述的压电步进驱动器(1),其特征在于,所述框架(20)包括可弹性变形的部分(211、212)。4.根据权利要求2或3中任一项所述的压电步进驱动器(1),其特征在于,所述可弹性变形部分(211、221、212、222)中的至少一个被配置为弹簧部分(211、221)或为挠性铰链(212、222),其中优选地,所述可弹性变形部分(211、221、212、222)的至少一个布置在所述支撑部分(215、216、225、226)的至少一个和所述框架(20)的所述基部(201)之间,和/或所述驱动部分(21、22)的至少一个和所述框架(20)的所述基部(201)之间。5.根据前述权利要求之一所述的压电步进驱动器(1),其特征在于,所述致动器(213、214、223、224)至少部分地形成所述三角形的支腿并以铰接的方式固定到所述三角形的所述基部(201)上。6.根据前述权利要求之一所述的压电步进驱动器(1),其特征在于,所述步进驱动器(1)包括布置在所述从动构件(3)的同一侧或不同侧上的至少两个驱动装置(2),其中所述驱动装置(2)优选地以镜像对称的方式布置和/或所述驱动部分(21、22)以镜像对称的方式可偏转和/或与所述驱动部分(21、22)相关联的所述致动器(213、214、223、224)以镜像对称的方式连接。7.根据前述权利要求之一所述的压电步进驱动器(1),其特征在于,所述从动构件(3)以可弹性变形的方式配置和/或安装,并且在所述致动器(213、214、223、224)处没有所述控制电压...

【专利技术属性】
技术研发人员:哈里·马特多米尼克·博奇考伊
申请(专利权)人:物理仪器PI两合有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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