四足压电步进运动台及集成直线电机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种四足压电步进运动台及集成直线电机，包括四足压电步进运动台及直线电机，所述四足压电步进运动台包括第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、预紧机构；所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足和第四驱动足相对于所述动子呈对称分布，且所述第一驱动足和所述第二驱动足分别与所述第三驱动足和所述第四驱动足分别沿所述动子径向对称分布，所述第一驱动足和所述第三驱动足分别与所述第二驱动足和所述第四驱动足分别沿所述动子轴向对称分布。本技术方案可适用于极端环境、对响应速度要求高的环境，还能解决大行程、大推力与高精度难以兼顾的问题。

【技术实现步骤摘要】
四足压电步进运动台及集成直线电机
本技术涉及压电精密致动领域，具体是指一种四足压电步进运动台及集成直线电机。
技术介绍
目前实现大行程精密步进驱动的方式主要有尺蠖式精密驱动和惯性摩擦驱动两种方式。尺蠖式精密驱动能够提供较大的精度和推力，但是由于它的结构复杂导致驱动频率较小，从而导致驱动速度小，结构的复杂还导致控制难度加大，安装精度难以控制。另外，尺蠖型精密驱动的配合磨损严重，最终导致接触不良，性能弱化；惯性摩擦压电驱动装置的结构较简单、控制较容易、驱动速度较大，但是由于摩擦惯性压电驱动装置缺少钳位机构而导致预紧力不足，推力小。叠层压电陶瓷因性能较优越，近年来制造工艺的提升，大规模生产的实现，越来越多的被应用在精密驱动上。利用叠层压电陶瓷的逆压电效应制成的压电直线电机有很多优点：位移分辨力高、承载力大、响应速度快、输出刚度高、输出位移重复性好、控制简单易操作、能够克服电磁干扰、高温、低温等问题。但目前的非共振式压电电机主要问题在于叠层压电陶瓷的迟滞效应影响，导致压电直线电机的回程误差积累而增大其定位误差，能解决该问题的双足驱动压电直线电机也存在大行程、大推力与高精度难以兼顾的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种四足压电步进运动台及集成直线电机，可适用于极端环境、对响应速度要求高的环境，还能解决大行程、大推力与高精度难以兼顾的问题。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种四足压电步进运动台，包括第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、预紧机构、动子和基座；所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足和第四驱动足相对于所述动子呈对称分布，且所述第一驱动足和所述第二驱动足分别与所述第三驱动足和所述第四驱动足分别沿所述动子径向对称分布，所述第一驱动足和所述第三驱动足分别与所述第二驱动足和所述第四驱动足分别沿所述动子轴向对称分布；所述第一驱动足的一端通过所述第一支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述第二驱动足的一端通过所述第二支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述第三驱动足的一端通过所述第三支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述第四驱动足的一端通过所述第四支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子。在一较佳的实施例中：所述预紧机构为一组X型的杠杆机构，所述杠杆机构包括第一预紧杆、第二预紧杆、第三预紧杆、第四预紧杆、第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、第四支撑杆、弹簧；所述第一预紧杆、第二预紧杆、第三预紧杆和第四预紧杆相对于所述动子呈对称分布，且所述第一预紧杆和所述第二预紧杆分别与所述第三预紧杆和所述第四预紧杆沿所述动子径向对称分布，所述第一预紧杆和所述第三预紧杆分别与所述第二预紧杆和所述第四预紧杆沿所述动子轴向对称分布；所述第一预紧杆、第二预紧杆、第三预紧杆、第四预紧杆的外侧端分别与所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足相接触，分别为所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足提供预紧力使其抱紧动子。在一较佳的实施例中：所述第一支撑杆和第二支撑杆设置于所述第一预紧杆与第三预紧杆之间；所述第一支撑杆长于第二支撑杆并位于第二支撑杆外侧；所述第三支撑杆和第四支撑杆设置于于第二预紧杆与第三预紧杆之间；所述第三支撑杆长于第四支撑杆并位于第四支撑杆外侧；所述第一支撑杆和第三支撑杆分别与第二支撑杆和第四支撑杆沿所述动子径向对称分布。在一较佳的实施例中：所述弹簧沿所述动子轴向连接所述第一支撑杆中点与第三支撑杆的中点；所述弹簧将所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、第四支撑杆向中心拉紧，使第一预紧杆和第三预紧杆与第二预紧杆和第四预紧杆之间夹角变大。在一较佳的实施例中：所述第一驱动足包括第一柔性万向节、第二柔性万向节、叠层压电陶瓷、位移转换机构、金属预压机构和金属摩擦球；所述金属预压机构即为一个套在所述叠层压电陶瓷外的一个弹性金属套；所述第一柔性万向节的一端与所述第一支撑机构相连，另一端与所述金属预压机构一端相连；所述第二柔性万向节的一端与所述金属预压机构的另一端相连，另一端与所述位移转换机构相连；所述位移转换机构通过所述金属摩擦球与所述动子相连；所述第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足的结构均与所述第一驱动足的结构相同。在一较佳的实施例中：所述金属摩擦球分别与所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足的接触面形状为V型，所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足分别与所述金属摩擦球的接触面的形状为O型。在一较佳的实施例中：所述第一支撑机构包括底座和支座，所述底座与所述基座固定连接；所述支座与所述第一驱动足固定连接，用于支撑所述第一驱动足；所述第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构的结构与所述第一支撑机构的结构相同，并分别支撑所述第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足。本技术还提供了一种四足压电步进集成直线电机，采用了上述的四足压电步进运动台；还包括直线电机，所述直线电机包括一转接板；所述动子通过所述转接板与所述基座固定连接。相较于现有技术，本技术的技术方案具备以下有益效果：1.本技术提供的四足压电步进运动台及集成直线电机，采用四驱动足设计，四个驱动足相对动子呈对称分布，四驱动足通过预紧机构直接紧抱动子，四驱动足的伸缩作用通过位移转换机构传递到动子，输出位移的方向与四驱动足伸缩的方向平行；当给四驱动足输入四相电压控制信号后，能够实现差动作动，从而实现大行程、大推力与高精度兼顾。2.本技术提供的四足压电步进运动台及集成直线电机，改进了驱动足中金属摩擦球与动子的接触面的形状，采用V型与O型的配合方式，并采用软性材料与硬性材料搭配的方式以增大摩擦力进而增大推力。3.本技术提供的四足压电步进运动台及集成直线电机，四个驱动足中的预压机构是套在叠层压电陶瓷外的一个弹性金属套，当电信号使叠层压电陶瓷伸长时，该金属套会被拉长，在金属套内将储存有弹性势能；当电信号使叠层压电陶瓷收缩时，金属套也同时收缩，分担了叠层压电陶瓷所受的沿轴向的摩擦力或拉力，可以延长叠层压电陶瓷使用寿命。4.本技术提供的四足压电步进运动台及集成直线电机，四个驱动足始终由预紧机构压紧在动子上，这使得电机具有断电自锁的能力；本技术的四个驱动足的端部采用高硬度高耐磨性的陶瓷球，这将大大提高电机的使用寿命。5.本技术提供的四足压电步进运动台及集成直线电机，整体结构简单，提高了电机的装配效率，且易于实现批量化生产；附图说明图1为本技术优选实施例中四足压电步进运动台的结构原理图；图2为本技术优选实施例中四足压电步进运动台的动子所在位置的示意图；图3为本技术优选实施例中四足压电步进运动台的四个驱动足的电压信号时序图(一)；图4为本技术优选实施例中四足压电步进运动台在图3所示的激励信号的驱动下四驱动足及动子在一个周期内的运动过程图；图5为本技术优选实施例中四足压电步进运动台的四个驱动足的电压信号时序图(二)；图6为本技术优选实施例中四足压电步进运动台在图4所示的激励信号的驱动下四驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四足压电步进运动台，包括第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、预紧机构、动子和基座；其特征在于：所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足和第四驱动足相对于所述动子呈对称分布，且所述第一驱动足和所述第二驱动足分别与所述第三驱动足和所述第四驱动足分别沿所述动子径向对称分布，所述第一驱动足和所述第三驱动足分别与所述第二驱动足和所述第四驱动足分别沿所述动子轴向对称分布；所述第一驱动足的一端通过所述第一支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述第二驱动足的一端通过所述第二支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述第三驱动足的一端通过所述第三支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述第四驱动足的一端通过所述第四支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述预紧机构为一组X型的杠杆机构，所述杠杆机构包括第一预紧杆、第二预紧杆、第三预紧杆、第四预紧杆、第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、第四支撑杆、弹簧；所述第一预紧杆、第二预紧杆、第三预紧杆和第四预紧杆相对于所述动子呈对称分布，且所述第一预紧杆和所述第二预紧杆分别与所述第三预紧杆和所述第四预紧杆沿所述动子径向对称分布，所述第一预紧杆和所述第三预紧杆分别与所述第二预紧杆和所述第四预紧杆沿所述动子轴向对称分布；所述第一预紧杆、第二预紧杆、第三预紧杆、第四预紧杆的外侧端分别与所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足相接触，分别为所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足提供预紧力使其抱紧动子。...

【技术特征摘要】
1.一种四足压电步进运动台，包括第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、预紧机构、动子和基座；其特征在于：所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足和第四驱动足相对于所述动子呈对称分布，且所述第一驱动足和所述第二驱动足分别与所述第三驱动足和所述第四驱动足分别沿所述动子径向对称分布，所述第一驱动足和所述第三驱动足分别与所述第二驱动足和所述第四驱动足分别沿所述动子轴向对称分布；所述第一驱动足的一端通过所述第一支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述第二驱动足的一端通过所述第二支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述第三驱动足的一端通过所述第三支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述第四驱动足的一端通过所述第四支撑机构与所述基座固定连接，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；所述预紧机构为一组X型的杠杆机构，所述杠杆机构包括第一预紧杆、第二预紧杆、第三预紧杆、第四预紧杆、第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、第四支撑杆、弹簧；所述第一预紧杆、第二预紧杆、第三预紧杆和第四预紧杆相对于所述动子呈对称分布，且所述第一预紧杆和所述第二预紧杆分别与所述第三预紧杆和所述第四预紧杆沿所述动子径向对称分布，所述第一预紧杆和所述第三预紧杆分别与所述第二预紧杆和所述第四预紧杆沿所述动子轴向对称分布；所述第一预紧杆、第二预紧杆、第三预紧杆、第四预紧杆的外侧端分别与所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足相接触，分别为所述第一驱动足、第二驱动足、第三驱动足、第四驱动足提供预紧力使其抱紧动子。2.根据权利要求1所述的四足压电步进运动台，其特征在于：所述第一支撑杆和第二支撑杆设置于所述第一预紧杆与第三预紧杆之间；所述第一支撑杆长于第二支撑杆并位于第二支撑杆外侧；所述第三支撑杆和第四支撑杆设置于第二预紧杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王寅，安娜，尹靖博，林文华，姜欢书，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：福建,35