一种两次步进型压电直线驱动器制造技术

本发明专利技术涉及一种两次步进型压电直线驱动器，包括固定支座(1)、回复柔性铰链(2)、压电叠堆(3)、驱动平台(4)、平行四边形柔性铰链a(5)、平行四边形柔性铰链b(6)、平台驱动板(7)、三角形微凸起(8)、底座(9)、导轨(10)和移动平台(11)。在平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)和三角形微凸起(8)共同作用下，电信号激励压电叠堆(3)的伸长/缩短的一个工作周期中，平台驱动板(7)交替受到平行四边形柔性铰链a(5)/b(6)驱动，实现与平台驱动板(7)一体装配的移动平台(11)的两次移动，提高了驱动器的输出效率。

A Twice Step Piezoelectric Linear Actuator

【技术实现步骤摘要】
一种两次步进型压电直线驱动器
本专利技术涉及一种两次步进型压电直线驱动器，属于微纳精密驱动

技术介绍
伴随着精密超精密加工、电子学、生物技术、精密测量等领域的快速发展，对微纳米精密驱动技术的要求越来越高，各研究机构也在积极对大行程、高精度的压电驱动器进行研究。在现有大行程、高精度的压电驱动器中，通常可将驱动过程分为压电叠堆伸长阶段和压电叠堆回缩阶段，利用压电叠堆的缓慢伸长和快速回缩实现。在此过程中，只能通过压电叠堆伸长阶段实现驱动器的正向旋转驱动，压电叠堆回缩阶段无法使驱动器正向旋转，甚至会使驱动器回退，极大的降低了驱动器的输出效率。
技术实现思路
为了在实现大行程、高精度的同时，提高驱动器的输出效率，本专利技术公开一种两次步进型压电直线驱动器。本专利技术通过以下技术方案实现：在一个周期内，仅采用一个压电叠堆回复柔性铰链即可实现两次移动；具体结构包括固定支座、回复柔性铰链、压电叠堆、驱动平台、平行四边形柔性铰链a、平行四边形柔性铰链b、平台驱动板、三角形微凸起、底座、导轨和移动平台；压电叠堆以紧配合方式内嵌于回复柔性铰链中，固定支座、回复柔性铰链以及驱动平台一体加工，且通过固定支座固定在底座上，底座和导轨一体加工，驱动平台驱动板可使与平台驱动板一体装配的移动平台在导轨上滑动；可改变与平台驱动板之间正压力的平行四边形柔性铰链a、b对称布置与平台驱动板的两侧，平行四边形柔性铰链a、b均设置在驱动平台上，且向X轴负方向倾斜；使移动平台沿X轴正向、负向移动时摩擦系数不同的三角形微凸起设置于平行四边形柔性铰链a、b与平台驱动板的接触面上；在平行四边形柔性铰链a、b和三角形微凸起共同作用下，电信号激励压电叠堆的伸长/缩短的一个工作周期中，平台驱动板交替受到平行四边形柔性铰链a/b驱动，实现与平台驱动板一体装配的移动平台的两次移动。在一个周期内平行四边形柔性铰链a、b交替驱动平台驱动板移动，实现了平台驱动板的两次移动；压电叠堆伸长过程中，平台驱动板受到平行四边形柔性铰链a沿X轴负方向的摩擦力，大于受到平行四边形柔性铰链b的X正方向的摩擦力，使平台驱动板沿X轴负方向移动L1；压电叠堆缩短过程中，平台驱动板受到平行四边形柔性铰链b沿X轴负方向的摩擦力，大于受到平行四边形柔性铰链a的X正方向的摩擦力，使平台驱动板沿X轴负方向移动L2，完成与平台驱动板一体装配的移动平台一个周期内的两次移动。所述的压电叠堆伸长过程中，驱动平台沿Y轴负方向移动，沿X轴负方向移动的平行四边形柔性铰链a与平台驱动板的正压力大于沿X轴正方向运动的平行四边形柔性铰链b与平台驱动板的正压力，由此产生的摩擦力驱动平台驱动板沿X轴负向运动；压电叠堆缩短过程中，回复柔性铰链拉动驱动平台沿Y轴正方向移动，沿X轴负方向移动的平行四边形柔性铰链b与平台驱动板的正压力大于沿X轴正方向运动的平行四边形柔性铰链a与平台驱动板的正压力，由此产生的摩擦力驱动平台驱动板继续沿X轴负向运动。所述的平行四边形柔性铰链a、b表面设置有三角形微凸起三角形微凸起非中心对称形状，倾斜方向与平行四边形柔性铰链倾斜方向一致，使倾向侧的摩擦系数和正压力都大于另一侧；所述的平台驱动板内外表面设置的三角形微凸起分别与平行四边形柔性铰链a和平行四边形柔性铰链b表面设置的三角形微凸起互相配合；压电叠堆伸长/缩短过程中，平台驱动板交替受到平行四边形柔性铰链a/平行四边形柔性铰链b驱动，实现两次移动。本专利技术的有益效果是：利用一个压电叠堆在一次工作周期内，使移动平台产生两次移动，提高驱动器的输出效率。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所示为本专利技术的整体结构示意图；图2所示为本专利技术的平行四边形柔性铰链与平台驱动板组合轴测图；图3所示为本专利技术的工作原理图；图4所示为本专利技术的平行四边形柔性铰链a与平台驱动板接触面之间三角形微凸起放大图；图5所示为本专利技术的平行四边形柔性铰链b与平台驱动板接触面之间三角形微凸起放大图。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术的详细内容及其具体实施方式。参见图1至图5所示，本实施方式提供一种两次步进型压电直线驱动器的具体实施方案。结构包括固定支座(1)、回复柔性铰链(2)、压电叠堆(3)、驱动平台(4)、平行四边形柔性铰链a(5)、平行四边形柔性铰链b(6)、平台驱动板(7)、三角形微凸起(8)、底座(9)、导轨(10)和移动平台(11)；压电叠堆(3)以紧配合方式内嵌于回复柔性铰链(2)中，固定支座(1)、回复柔性铰链(2)以及驱动平台(4)一体加工，且通过固定支座(1)固定在底座(9)上，底座(9)和导轨(10)一体加工，驱动平台驱动板(7)可使与平台驱动板(7)一体装配的移动平台(11)在导轨(10)上滑动；可改变与平台驱动板(7)之间正压力的平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)对称布置与平台驱动板(7)的两侧，平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)均设置在驱动平台(4)上，且向X轴负方向倾斜；使移动平台(11)沿X轴正向、负向移动时摩擦系数不同的三角形微凸起(8)设置于平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)与平台驱动板(7)的接触面上；在平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)和三角形微凸起(8)共同作用下，电信号激励压电叠堆(3)的伸长/缩短的一个工作周期中，平台驱动板(7)交替受到平行四边形柔性铰链a(5)/b(6)驱动，实现与平台驱动板(7)一体装配的移动平台(11)的两次移动。在一个周期内平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)交替驱动平台驱动板(7)移动，实现了平台驱动板(7)的两次移动；压电叠堆(3)伸长过程中，平台驱动板(7)受到平行四边形柔性铰链a(5)沿X轴负方向的摩擦力，大于受到平行四边形柔性铰链b(6)的X正方向的摩擦力，使平台驱动板(7)沿X轴负方向移动L1；压电叠堆(3)缩短过程中，平台驱动板(7)受到平行四边形柔性铰链b(6)沿X轴负方向的摩擦力，大于受到平行四边形柔性铰链a(5)的X正方向的摩擦力，使平台驱动板(7)沿X轴负方向移动L2，完成与平台驱动板(7)一体装配的移动平台(11)一个周期内的两次移动。压电叠堆(3)伸长过程中，驱动平台(4)沿Y轴负方向移动，沿X轴负方向移动的平行四边形柔性铰链a(5)与平台驱动板(7)的正压力大于沿X轴正方向运动的平行四边形柔性铰链b(6)与平台驱动板(7)的正压力，由此产生的摩擦力驱动平台驱动板(7)沿X轴负向运动；压电叠堆(3)缩短过程中，回复柔性铰链(2)拉动驱动平台(4)沿Y轴正方向移动，沿X轴负方向移动的平行四边形柔性铰链b(6)与平台驱动板(7)的正压力大于沿X轴正方向运动的平行四边形柔性铰链a(5)与平台驱动板(7)的正压力，由此产生的摩擦力驱动平台驱动板(7)继续沿X轴负向运动。平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)表面设置有三角形微凸起(8)三角形微凸起(8)非中心对称形状，倾斜方向与平行四边形柔性铰链倾斜方向一致，使倾向侧的摩擦系数和正压力都大于另一侧；所述的平台驱动板(7)内外表面设置的三角形微凸起(8)分别与平行四边形柔性铰链a(5)和平行四边形柔性铰链b(6)表面设置的三角形微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两次步进型压电直线驱动器，其特征在于：在一个周期内，仅采用一个压电叠堆回复柔性铰链即可实现两次移动；具体结构包括固定支座(1)、回复柔性铰链(2)、压电叠堆(3)、驱动平台(4)、平行四边形柔性铰链a(5)、平行四边形柔性铰链b(6)、平台驱动板(7)、三角形微凸起(8)、底座(9)、导轨(10)和移动平台(11)；压电叠堆(3)以紧配合方式内嵌于回复柔性铰链(2)中，固定支座(1)、回复柔性铰链(2)以及驱动平台(4)一体加工，且通过固定支座(1)固定在底座(9)上，底座(9)和导轨(10)一体加工，驱动平台驱动板(7)可使与平台驱动板(7)一体装配的移动平台(11)在导轨(10)上滑动；可改变与平台驱动板(7)之间正压力的平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)对称布置与平台驱动板(7)的两侧，平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)均设置在驱动平台(4)上，且向X轴负方向倾斜；使移动平台(11)沿X轴正向、负向移动时摩擦系数不同的三角形微凸起(8)设置于平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)与平台驱动板(7)的接触面上；在平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)和三角形微凸起(8)共同作用下，电信号激励压电叠堆(3)的伸长/缩短的一个工作周期中，平台驱动板(7)交替受到平行四边形柔性铰链a(5)/b(6)驱动，实现与平台驱动板(7)一体装配的移动平台(11)的两次移动。...

【技术特征摘要】
1.一种两次步进型压电直线驱动器，其特征在于：在一个周期内，仅采用一个压电叠堆回复柔性铰链即可实现两次移动；具体结构包括固定支座(1)、回复柔性铰链(2)、压电叠堆(3)、驱动平台(4)、平行四边形柔性铰链a(5)、平行四边形柔性铰链b(6)、平台驱动板(7)、三角形微凸起(8)、底座(9)、导轨(10)和移动平台(11)；压电叠堆(3)以紧配合方式内嵌于回复柔性铰链(2)中，固定支座(1)、回复柔性铰链(2)以及驱动平台(4)一体加工，且通过固定支座(1)固定在底座(9)上，底座(9)和导轨(10)一体加工，驱动平台驱动板(7)可使与平台驱动板(7)一体装配的移动平台(11)在导轨(10)上滑动；可改变与平台驱动板(7)之间正压力的平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)对称布置与平台驱动板(7)的两侧，平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)均设置在驱动平台(4)上，且向X轴负方向倾斜；使移动平台(11)沿X轴正向、负向移动时摩擦系数不同的三角形微凸起(8)设置于平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)与平台驱动板(7)的接触面上；在平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)和三角形微凸起(8)共同作用下，电信号激励压电叠堆(3)的伸长/缩短的一个工作周期中，平台驱动板(7)交替受到平行四边形柔性铰链a(5)/b(6)驱动，实现与平台驱动板(7)一体装配的移动平台(11)的两次移动。2.根据权利要求1所述的一种两次步进型压电直线驱动器，其特征在于：在一个周期内平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)交替驱动平台驱动板(7)移动，实现了平台驱动板(7)的两次移动；压电叠堆(3)伸长过程中，平台驱动板(7)受到平行四边形柔性铰链a(5)沿X轴负方向的摩擦力，大于受到平行四边形...

【专利技术属性】
技术研发人员：董景石，刘畅，徐智，关志鹏，田大越，曹义，黄虎，范尊强，赵宏伟，杨志刚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22