可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置，属于精密工程技术领域。包括底座、移动平台、定子组件和动子组件等单元，底座与定子组件通过螺栓进行连接，底座与动子组件通过螺钉进行连接，移动平台与动子组件通过螺钉进行连接。压电叠堆在激励电信号的作用下，基于其逆压电效应产生轴向伸长，使驱动足产生侧向位移，驱动移动平台产生精确直线运动，通过改变驱动电压的方向和时序，即可控制移动平台进行往复直线移动或定位。本实用新型专利技术具有结构简单、往返定位精度高以及响应速度快等诸多技术优势。本实用新型专利技术在精密工程技术领域有广泛的应用前景。

Piezoelectric precise linear driving device capable of exporting positive and negative bidirectional movement

The utility model relates to a piezoelectric precision linear drive device capable of outputting forward and backward bidirectional motions, which belongs to the field of precision engineering technology. The base, the moving platform, the stator components and the moving components are connected, the base and the stator assembly are connected by the bolt, the base and the movable component are connected through the screws, and the moving platform and the movable component are connected through the screws. Under the action of excitation signal, the piezoelectric stack produces axial extension based on its reverse piezoelectric effect, which causes the driving foot to produce lateral displacement and drive the moving platform to produce accurate linear motion. By changing the direction and timing of the driving voltage, the moving platform can be controlled to move or locate the straight line. The utility model has many advantages, such as simple structure, high precision and fast response. The utility model has wide application prospects in the field of precision engineering.

【技术实现步骤摘要】
可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置
本技术涉及精密工程
，特别涉及一种可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置。
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、数据存储等诸多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、往返定位精度低等缺点；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
本技术的目的在于提供一种可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置，解决了现有技术存在的结构尺寸偏大、往返定位精度低以及行程小等技术问题。本技术的上述目的通过以下技术方案实现：可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置包括底座1、移动平台2、定子组件3和动子组件4，所述底座1通过定子固定钉3-5与定子组件3紧固连接；所述底座1通过导轨固定钉4-3与动子组件4紧固连接；所述移动平台2通过台面固定钉2-2与动子组件4紧固连接；所述定子组件3通过驱动足一3-1-1-1和驱动足二3-1-2-1与动子组件4接触配合。所述的底座1是：固定导轨支撑面1-1设置于底座1的两侧端部，固定导轨支撑面1-1上设置有导轨固定内螺纹孔1-1-1；活动导轨活动面1-2设置于底座1的两侧端部，并靠近固定导轨支撑面1-1的内侧，其高度低于固定导轨支撑面1-1的高度，防止活动导轨活动面1-2与活动导轨4-2发生干涉；定子组件支撑柱1-3设置于底座1的上表面中部，定子组件支撑柱1-3的中部设置有定子固定内螺纹孔1-3-1。所述的移动平台2是：台面2-1上表面两侧边缘均匀设置有沉头通孔一2-1-1，所述台面2-1的侧壁的两侧边缘设置有导轨容纳孔2-1-2，便于在移动平台2移动时固定导轨4-1的进出，防止移动平台2与固定导轨4-1发生干涉；所述移动平台2的上表面均匀设置有M行N列的内螺纹孔2-1-3，所述M、N均为大于等于1的正整数。所述的定子组件3是：定子3-1设置有驱动铰链一3-1-1、驱动铰链二3-1-2和定子支架3-1-3；所述驱动铰链一3-1-1的前端的横梁一3-1-1-5的中心位置设置有驱动足一3-1-1-1；所述驱动铰链一3-1-1一侧的刚性梁一3-1-1-4两端设置有柔性铰链一3-1-1-2，所述驱动铰链一3-1-1另一侧的刚性梁一3-1-1-4两端设置有柔性铰链二3-1-1-3，柔性铰链二3-1-1-3与柔性铰链一3-1-1-2的厚度之比的取值范围为0.1~0.9；刚性梁一3-1-1-4与横梁一3-1-1-5的厚度之比的取值范围为0.1~1；所述驱动铰链一3-1-1设置有压电叠堆安装槽一3-1-1-6，驱动铰链二3-1-2的前端的横梁二3-1-2-5的中心位置设置有驱动足二3-1-2-1，驱动铰链二3-1-2一侧的刚性梁二3-1-2-4两端设置有柔性铰链三3-1-2-2，驱动铰链二3-1-2另一侧的刚性梁二3-1-2-4两端设置有柔性铰链四3-1-2-3，柔性铰链四3-1-2-3与柔性铰链三3-1-2-2的厚度之比的取值范围为0.1~0.9；刚性梁二3-1-2-4与横梁二3-1-2-5的厚度之比的取值范围为0.1~1；所述驱动铰链二3-1-2设置有压电叠堆安装槽二3-1-2-6；定子支架3-1-3的两端设置有通孔3-1-3-1；所述定子支架3-1-3的两横梁侧壁中部设置有预紧螺钉旋合孔3-1-3-2；压电叠堆3-2安放于压电叠堆安装槽一3-1-1-6和压电叠堆安装槽二3-1-2-6内，在通电后基于压电元件的逆压电效应，压电叠堆3-2会激励定子3-1产生形变，并使驱动足一3-1-1-1和驱动足二3-1-2-1产生侧向位移，进而激励动子组件4使活动导轨4-2带动移动平2进行移动；垫片3-3的一侧端面与压电叠堆3-2接触配合，另一侧端面与压电叠堆安装槽一3-1-1-6或压电叠堆安装槽二3-1-2-6接触配合，对压电叠堆3-2进行初步预紧，并可有效的防止压电叠堆3-2产生切应变或受力不均。所述的动子组件4包括固定导轨4-1、活动导轨4-2、导轨固定钉4-3、导轨限位螺栓4-4和导轨保持架4-5；所述固定导轨4-1的上侧端面设有沉头通孔二4-1-1，固定导轨4-1的两侧端面设有限位螺纹孔一4-1-2；所述活动导轨4-2的上侧端面设有内螺纹孔4-2-1，活动导轨4-2的两侧端面设有限位螺纹孔二4-2-2；所述导轨固定钉4-3与固定导轨4-1的沉头通孔二4-1-1配合，并与导轨固定内螺纹孔1-1-1旋合连接；所述导轨限位螺栓4-4与限位螺纹孔一4-1-2和限位螺纹孔二4-2-2旋合连接，实现对固定导轨4-1和活动导轨4-2位置的限定，并避免导轨保持架4-5和滚子滑出导轨；所述导轨保持架4-5和滚子为动子组件4的滑动提供支撑。所述的驱动足一3-1-1-1、驱动足二3-1-2-1的横截面形状可为半圆形、抛物线形、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、柔性铰链三3-1-2-2、柔性铰链四3-1-2-3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。所述的垫片3-3由钨钢、45号钢制成。本技术的有益效果在于：本技术主要采用压电叠堆做为动力来源，当对压电叠堆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，由于定子的结构特征，导致刚性梁一和刚性梁二两侧的轴向刚度不同，因此使驱动足一和驱动足二产生侧向位移，进而驱动活动导轨带动移动台面进行往复移动。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。且可有效的解决已有驱动装置存在的结构尺寸偏大、往返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技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的底座的结构示意图；图3为本技术的移动平台的结构示意图；图4为本技术的定子组件的结构示意图；图5为本技术的定子的结构示意图；图6为本技术的定子的俯视图；图7为本技术的压电叠堆的结构示意图；图8为本技术的垫片的结构示意图；图9为本技术的动子组件的结构示意图；图10为本技术的工作流程示意图；图11为本技术的定子受压电叠堆驱动时驱动足产生正向位移的示意图；图12为本技术的定子受压电叠堆驱动时驱动足产生逆向位移的示意图；图13为本技术的定子受压电叠堆驱动时驱动足产生位移抵消时的示意图。图中：1、底座；1-1、固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置，其特征在于：包括底座(1)、移动平台(2)、定子组件(3)和动子组件(4)，所述底座(1) 通过定子固定钉(3‑5)与定子组件(3)紧固连接；所述底座(1) 通过导轨固定钉(4‑3)与动子组件(4)紧固连接；所述移动平台(2) 通过台面固定钉(2‑2)与动子组件(4)紧固连接；所述定子组件(3) 通过驱动足一(3‑1‑1‑1)和驱动足二(3‑1‑2‑1)与动子组件(4)接触配合。

【技术特征摘要】
1.一种可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置，其特征在于：包括底座(1)、移动平台(2)、定子组件(3)和动子组件(4)，所述底座(1)通过定子固定钉(3-5)与定子组件(3)紧固连接；所述底座(1)通过导轨固定钉(4-3)与动子组件(4)紧固连接；所述移动平台(2)通过台面固定钉(2-2)与动子组件(4)紧固连接；所述定子组件(3)通过驱动足一(3-1-1-1)和驱动足二(3-1-2-1)与动子组件(4)接触配合。2.根据权利要求1所述的可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置，其特征在于：所述的底座(1)是：固定导轨支撑面(1-1)设置于底座(1)的两侧端部，固定导轨支撑面(1-1)上设置有导轨固定内螺纹孔(1-1-1)；活动导轨活动面(1-2)设置于底座(1)的两侧端部，并靠近固定导轨支撑面(1-1)的内侧，其高度低于固定导轨支撑面(1-1)的高度，防止活动导轨活动面(1-2)与活动导轨(4-2)发生干涉；定子组件支撑柱(1-3)设置于底座(1)的上表面中部，定子组件支撑柱(1-3)的中部设置有定子固定内螺纹孔(1-3-1)。3.根据权利要求1所述的可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置，其特征在于：所述的移动平台(2)是：台面(2-1)上表面两侧边缘均匀设置有沉头通孔一(2-1-1)，所述台面(2-1)的侧壁的两侧边缘设置有导轨容纳孔(2-1-2)，便于在移动平台(2)移动时固定导轨(4-1)的进出，防止移动平台(2)与固定导轨(4-1)发生干涉；所述移动平台(2)的上表面均匀设置有M行N列的内螺纹孔(2-1-3)，所述M、N均为大于等于1的正整数。4.根据权利要求1所述的可输出正反向双向运动的压电型精密直线驱动装置，其特征在于：所述的定子组件(3)是：定子(3-1)设置有驱动铰链一(3-1-1)、驱动铰链二(3-1-2)和定子支架(3-1-3)；所述驱动铰链一(3-1-1)的前端的横梁一(3-1-1-5)的中心位置设置有驱动足一(3-1-1-1)；所述驱动铰链一(3-1-1)一侧的刚性梁一(3-1-1-4)两端设置有柔性铰链一(3-1-1-2)，所述驱动铰链一(3-1-1)另一侧的刚性梁一(3-1-1-4)两端设置有柔性铰链二(3-1-1-3)，柔性铰链二(3-1-1-3)与柔性铰链一(3-1-1-2)的厚度之比的取值范围为0.1~0.9；刚性梁一(3-1-1-4)与横梁一(3-1-1-5)的厚度之比的取值范围为0.1~1；所述驱动铰链一(3-1-1)设置有压电叠堆安装槽一(3-1-1-6)，驱动铰链二(3-1-2)的前端的横梁二(3-1-2-5)的中心位置设置有驱动足二(3-1-2-1)，驱动铰链二(3-1-2)一侧的刚性梁二(3-1-2-4)两端设置有柔性铰链三(3-1-2-2)，驱动铰链二(3-1-2)另一侧的刚性梁二(3-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏伟，秦峰，张建海，李磊，刘思含，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22