The invention relates to a piezoelectric actuator and a control method for improving performance based on a quadruped coupling motion mode, belonging to the field of precision machinery. It includes base, flexible mechanism, piezoelectric element, pre tightening pad and rotor. The flexible mechanism drives the rotor to rotate through the driving foot with symmetrical rotation distribution, which produces micron level movement with the piezoelectric element; the piezoelectric element converts the electric energy into kinetic energy based on the reverse piezoelectric effect, and drives the flexible mechanism to act; the pre tightening pad is used to adjust the friction between the driving foot and the rotor with the pre tightening screw; the rotor is the output terminal of the driving device. It has the advantages of high angle resolution, smooth movement, rapid response, fast rotation speed, etc., and has the characteristics of no electromagnetic interference, compact structure, light and handy, simple processing, simple assembly, low cost, low power consumption, low noise. It is widely used in precision instruments, precision optics, aerospace and micromanipulation.
【技术实现步骤摘要】
基于四足耦合运动方式提升性能的压电驱动器与控制方法
本专利技术涉及精密机械领域,特别涉及一种基于四足耦合运动方式提升性能的压电驱动器与控制方法。可用于显微操作,医学工程、精密仪器等领域。
技术介绍
压电驱动技术是一种基于压电材料的逆压电效应的精密驱动技术,在理论上具备无限的位移分辨率,实际中受限于电源分辨率及闭环控制中的传感器分辨率。由于逆压电效应产生的位移输出极小,约等于压电材料自身长度的千分之一,所以人们提出了一些步进式运动方法来放大压电驱动装置的行程。目前,主要存在三种针对压电驱动装置的步进式运动方法,包括尺蠖运动方法、粘滑运动方法以及共振运动方法。其中以粘滑运动方法最为简单方便,尺蠖式运动方法控制较为复杂,共振运动方法则对结构尺寸有严格要求。然而,基于粘滑运动方法的压电驱动装置对加工、装配精度比较敏感,加工、装配精度过低会造成运动状态的不稳定。所以,在压电驱动装置性能和加工、装配的成本之间存在矛盾。因此,提出一种具有优秀运动性能且对加工装配精度要求低的压电驱动装置具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于四足耦合运动方式提升性能的压电驱动器与控制方法,解决了现有技术存在的上述问题。本专利技术利用呈旋转对称分布的四个驱动足驱动转子以实现自定心功能,保证工作工程中驱动足和转子稳定接触,从而减少对加工、装配精度要求。并且通过连接环结构同时驱动四个驱动足实现四足耦合运动,保证了一致的运动状态并减少了所需压电叠堆数量,节约了成本。本专利技术提出的基于四足耦合运动方式提升性 ...
【技术保护点】
1.一种基于四足耦合运动方式提升性能的压电驱动器,其特征在于:通过四个呈旋转对称分布的驱动足实现对转子的自定心功能,通过连接环连接四个驱动足实现一致动作并减少所需压电元件的数量;包括底座(1)、柔性机构(2)、压电元件(3)、预紧垫块(4)、转子(5),所述柔性机构(2)安装在底座(1)上,柔性机构(2)包括四个旋转对称分布的驱动足和连接四个驱动足的连接环,另外带有四个安装槽分别用于安装压电元件(3)和预紧垫块(4),在安装槽底部设有螺纹孔配合螺钉实现对压电元件(3)的预紧和驱动足与转子(5)之间的接触状态调整,工作过程中连接环受压电元件(3)驱动产生微米级位移并带动四个驱动足同时动作以驱动转子(5)旋转。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于四足耦合运动方式提升性能的压电驱动器,其特征在于:通过四个呈旋转对称分布的驱动足实现对转子的自定心功能,通过连接环连接四个驱动足实现一致动作并减少所需压电元件的数量;包括底座(1)、柔性机构(2)、压电元件(3)、预紧垫块(4)、转子(5),所述柔性机构(2)安装在底座(1)上,柔性机构(2)包括四个旋转对称分布的驱动足和连接四个驱动足的连接环,另外带有四个安装槽分别用于安装压电元件(3)和预紧垫块(4),在安装槽底部设有螺纹孔配合螺钉实现对压电元件(3)的预紧和驱动足与转子(5)之间的接触状态调整,工作过程中连接环受压电元件(3)驱动产生微米级位移并带动四个驱动足同时动作以驱动转子(5)旋转。
2.根据权利要求1所述的基于四足耦合运动方式提升性能的压电驱动器,其特征在于:所述的压电元件(3)安装于柔性机构(2)的安装槽中,并通过预紧实现与柔性机构(2)的紧密接触,工作过程中受电信号激励以产生周期的慢速伸长、快速伸缩运动,并驱动连接环产生周期运动。
3.根据权利要求1所述的基于四足耦合运动方式提升性能的压电驱动器,其特征在于:所述的预紧垫块(4)安装于柔性机构(2)的安装槽中,将预紧力传递至柔性机构(2)的连接环,连接环在预紧力的作用下带动四个驱动足产生微小形变,四个驱动足绕各自的直圆型柔性铰链旋转,在此过程中会朝转子(5)靠近并压迫转子(5),从而调节驱动足和转子...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵宏伟,王吉如,秦峰,王赵鑫,常枭,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林;22
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