一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构，以解决当前压电粘滑单自由度运动机构由于摩擦力综合调控困难所导致的输出机械性能受限等问题。本实用新型专利技术由支撑座、手动调压装置、弯钩式振子、动子组件和进给平台组成。所述弯钩式振子的弯钩式柔性铰链利用轴向刚度分布不均匀既可产生侧向位移，又可增大斜梯式振子与动子组件接触面间的摩擦驱动力，减小接触面间的摩擦阻力，实现对摩擦力的综合调控，提升压电粘滑单自由度运动机构的机械输出特性。本实用新型专利技术具有结构简单紧凑、易装配、成本低、控制方便、定位精度高以及行程大等特点，可被广泛应用于微操作机器人、半导体加工以及航空航天等微纳精密驱动与定位技术领域。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构，属于微纳精密驱动与定位
技术介绍
压电粘滑单自由度运动机构是一种基于压电元件的逆压电效应，在非对称电信号作用下激发振子（或称定子）产生微幅振动，通过振子与动子间的摩擦耦合实现机械能输出的精密微纳驱动机构。压电粘滑单自由度运动机构因具有结构简单紧凑、成本低、控制方便、易于安装、行程不受限以及定位精度高等特点，被广泛应用于微操作机器人、半导体加工以及航空航天等微纳精密驱动与定位
压电粘滑单自由度运动机构主要是将锯齿激励电信号施加于压电元件，激发振子产生快慢交替的运动变形，控制振子与动子在“粘”和“滑”两种运动状态之间相互转换，利用振子与动子间的摩擦力驱动动子实现机械运动输出。然而，由于压电粘滑驱动在缓慢与快速变形驱动阶段，振子与动子间摩擦力分别发挥着不同作用。具体为缓慢变形驱动阶段时表现为摩擦驱动力，而当快速变形驱动阶段时表现为摩擦阻力。已有公开技术表明，当前的压电粘滑单自由度运动机构无法实现对整个粘滑驱动过程的摩擦力进行综合调控，导致其输出机械性能受限，一定程度上限制压电粘滑单自由度运动机构的应用与发展。
技术实现思路
为解决已有压电粘滑单自由度运动机构由于振子与动子间摩擦综合调控困难，所导致的机械输出特性受限，产生类锯齿状不平稳运动输出，劣化输出性能等技术问题，本技术公开一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构。本技术所采用的技术方案是：所述一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构由支撑座、手动调压装置、弯钩式振子、动子组件和进给平台组成。所述支撑座由支撑座垫块、调压装置螺纹安装孔、外置式燕尾滑槽、支撑座沉头孔、动子安装孔、动子限位挡块和动子安装基面组成。所述支撑座设置有支撑座垫块和支撑座沉头孔，用于将支撑座与外围台面固定；所述支撑座设置有外置式燕尾滑槽，用于安装弯钩式振子；所述支撑座设置有动子安装孔、动子限位挡块和动子安装基面，通过动子安装孔和动子限位挡块将动子组件固定在支撑座的动子安装基面上。所述手动调压装置由调压装置安装架、安装架光孔、手动调节螺杆、安装架固定螺钉和解耦球头组成。所述调压装置安装架通过安装架光孔和安装架固定螺钉固定在支撑座上；所述手动调节螺杆与调压装置安装架通过螺旋传动并利用解耦球头的进行运动解耦，实现弯钩式振子的预压力调节。所述弯钩式振子由弯钩式柔性铰链、调整垫片、叠堆型压电陶瓷、压电陶瓷预紧螺钉和锁紧螺栓组成。所述弯钩式柔性铰链采用一种基于弯钩形运动转换的菱形位移放大机构；所述弯钩式柔性铰链设置有燕尾凸台，通过燕尾凸台使弯钩式振子沿外置式燕尾滑槽的边线移动，实现弯钩式振子的预紧力调节；所述弯钩式柔性铰链设置有锁紧螺栓安装孔，通过锁紧螺栓安装孔对弯钩式振子进行预紧固定；所述弯钩式柔性铰链设置有菱形铰链，可将叠堆型压电陶瓷产生的微位移放大。所述弯钩式柔性铰链设置有圆形驱动足，其端面涂有摩擦材料，通过圆形驱动足驱动动子组件运动。所述弯钩式柔性铰链设置有弯钩形运动转换器，其轴向刚度分布不均既产生侧向位移，又增大缓慢变形驱动阶段时摩擦驱动力，并减小快速变形驱动阶段时摩擦阻力，实现对摩擦力的综合调控。所述弯钩式柔性铰链设置有压电陶瓷预紧螺纹孔，通过压电陶瓷预紧螺纹孔与压电陶瓷预紧螺钉采用螺纹连接，预紧固定叠堆型压电陶瓷。所述叠堆型压电陶瓷的前后端面通过调整垫片分别于弯钩式柔性铰链间接接触；所述调整垫片的目的是保护叠堆型压电陶瓷，防止其在受到压电陶瓷预紧螺钉作用时，产生切应变或局部受力不均。所述锁紧螺栓通过与锁紧螺栓安装孔采用螺纹连接对弯钩式振子进行防松。所述动子组件为双列交叉滚柱导轨，包括固定滑轨、动子限位螺钉、移动滑轨、滚柱保持架组件和固定滑轨安装螺钉，其中，固定滑轨和移动滑轨采用高碳钢材料。所述固定滑轨通过固定滑轨安装螺钉安装在支撑座的动子安装基面上；所述移动滑轨端面涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料；所述滚柱保持架组件用于连接固定滑轨和移动滑轨；所述固定滑轨安装螺钉，用于避免移动滑轨运动过程中脱离固定滑轨。所述进给平台包括平台沉头孔、平台预紧螺纹孔、平台预紧螺栓和平台安装块。所述进给平台设置有平台沉头孔，通过平台沉头孔将进给平台固定在动子组件上；所述进给平台设置有平台预紧螺纹孔，用于与外围结构连接；所述进给平台设置有平台安装块，通过平台安装块使进给平台与动子组件间接接触，同时减小其相互的接触面积，实现进给平台较平稳的运动输出。本技术的有益效果是：本技术采用具有摩擦力综合调控功能的弯钩式振子结构，可增大缓慢变形驱动阶段弯钩式振子与动子组件间的摩擦驱动力，降低快速变形驱动阶段弯钩式振子与动子组件间的摩擦阻力，实现对压电粘滑单自由度运动机构整个驱动过程的摩擦力进行综合调控，可显著提升其机械输出特性，降低位移回带率，开环条件下定位精度可达纳米级。与当前已有技术相比，具有结构简单紧凑、控制方便以及易于装配等特点，同时其输出力提升10%以上，输出速度提升20%以上，输出效率提升30%以上。附图说明图1所示为本技术提出的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构的结构示意图；图2所示为本技术提出的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构的支撑座结构示意图；图3所示为本技术提出的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构的手动调压装置结构示意图；图4所示为本技术提出的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构的弯钩式振子结构示意图；图5所示为本技术提出的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构的弯钩式柔性铰链结构示意图；图6所示为本技术提出的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构的动子组件结构示意图；图7所示为本技术提出的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构的进给平台的俯视图结构示意图；图8所示为本技术提出的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构的进给平台的俯视图结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1~图8说明本实施方式。本实施方式提供一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构的具体实施方案。所述一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构由支撑座1、手动调压装置2、弯钩式振子3、动子组件4和进给平台5组成。所述支撑座1由支撑座垫块1-1、调压装置螺纹安装孔1-2、外置式燕尾滑槽1-3、支撑座沉头孔1-4、动子安装孔1-5、动子限位挡块1-6和动子安装基面1-7组成。所述支撑座1设置有支撑座垫块1-1和支撑座沉头孔1-4，用于将支撑座1与外围台面固定；所述支撑座1设置有外置式燕尾滑槽1-3，用于安装弯钩式振子3；所述支撑座1设置有动子安装孔1-5、动子限位挡块1-6和动子安装基面1-7，通过动子安装孔1-5和动子限位挡块1-6将动子组件4固定在支撑座1的动子安装基面1-7上。所述手动调压装置2由调压装置安装架2-1、安装架光孔2-2、手动调节螺杆2-3、安装架固定螺钉2-4和解耦球头2-5组成，其中调压装置安装架2-1和手动调节螺杆2-3分别采用黄铜材料或45号钢材料。所述调压装置安装架2-1通过安装架光孔2-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构，其特征在于该具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构由支撑座（1）、手动调压装置（2）、弯钩式振子（3）、动子组件（4）和进给平台（5）组成；所述手动调压装置（2）固定在支撑座（1）上，所述弯钩式振子（3）安装在支撑座（1）上，所述动子组件（4）固定在支撑座（1）上；所述进给平台（5）固定在动子组件（4）上。
【技术特征摘要】
1.一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构，其特征在于该具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构由支撑座（1）、手动调压装置（2）、弯钩式振子（3）、动子组件（4）和进给平台（5）组成；所述手动调压装置（2）固定在支撑座（1）上，所述弯钩式振子（3）安装在支撑座（1）上，所述动子组件（4）固定在支撑座（1）上；所述进给平台（5）固定在动子组件（4）上。2.根据权利要求1所述的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构，其特征在于所述支撑座（1）由支撑座垫块（1-1）、调压装置螺纹安装孔（1-2）、外置式燕尾滑槽（1-3）、支撑座沉头孔（1-4）、动子安装孔（1-5）、动子限位挡块（1-6）以及动子安装基面（1-7）组成。3.根据权利要求1所述的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构，其特征在于所述手动调压装置（2）由调压装置安装架（2-1）、安装架光孔（2-2）、手动调节螺杆（2-3）、安装架固定螺钉（2-4）和解耦球头（2-5）组成；所述调压装置安装架（2-1）通过安装架光孔（2-2）和安装架固定螺钉（2-4）固定在支撑座（1）上；所述手动调节螺杆（2-3）端部安装有解耦球头（2-5），通过手动调节螺杆（2-3）与调压装置安装架（2-1）进行螺纹连接，并利用解耦球头（2-5）进行运动转换，将弯钩式振子（3）和动子组件（4）预紧固定。4.根据权利要求1所述的一种具有弯钩型振幅放大功能的压电粘滑单自由度运动机构，其特征在于所述弯钩式振子（3）由弯钩式柔性铰链（3-1）、调整垫片（3-2）、叠堆型压电陶瓷（3-3）、压电陶瓷预紧螺钉（3-4）和锁紧螺栓（3-5）组成；所述弯钩式柔性铰链（3-1）采用一种基于弯钩形运动转换的菱形位移放大机构；所述弯钩式柔性铰链（3-1）设置有燕尾凸台（3-1-2），通过燕尾凸台（3-1-2）使弯钩式振子（3）沿外置式燕尾滑槽（1-3）的边线定向移动；所述弯钩式柔性铰链（3-1）设置有锁紧螺栓安装孔（3-1-3），通过锁紧螺栓安装孔（3-1-3）对弯钩式振子（3）进行预紧固定；所述弯钩式柔性铰链（3-1）设置有菱形铰链（3-1-4）；所述弯钩式柔性铰链（3-1）设置有圆形驱动足（3-1-5）；所述弯钩式柔性铰链（3-1）设置有弯钩形运动转换器（3-1-6）；所述弯钩式柔性铰链（3-1）设置有压电陶瓷预紧螺纹孔（3-1-7），通过压电陶瓷预紧螺纹孔（3-1-7）与压电陶瓷预紧螺钉（3-4）采用螺纹连接，将叠堆型...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓晖，李哲，程廷海，陈栋，田丽雅，王拓，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22
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