针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置，属于精密机械领域。包括底座、预紧模块、柔性机构模块、输出模块、预紧力检测模块、位移检测模块，数据采集模块。预紧模块调整柔性机构模块与输出模块之间的驱动预紧力，柔性机构模块驱动输出模块，输出模块输出位移，预紧力检测模块实现对柔性机构模块与输出模块间的驱动预紧力和压电叠堆预紧力的测量，位移检测模块检测输出模块的位移。优点在于：可实现测试驱动预紧力、压电叠堆预紧力、不同形状的驱动足对粘滑型直线压电驱动器运动性能的影响，探究驱动器合适的工作条件，为高性能粘滑型压电驱动器的预紧力调试和驱动足设计提供依据。应用范围广，实用性强。

Test device for stick slip linear piezoelectric actuator

【技术实现步骤摘要】
针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置
本技术涉及精密机械领域，特别涉及一种针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置。可用于测试在精密定位、精密仪器、显微操作等领域广泛应用的粘滑型压电驱动器的运动特性受驱动预紧力、压电叠堆预紧力、驱动足形状的影响，为粘滑型压电驱动器的预紧力调试和驱动足设计提供技术手段。
技术介绍
压电驱动技术是一种具有高精度、大载荷、快速响应、无电磁干扰、能量转换效率高的新型驱动技术，已在精密驱动、精密加工、显微操作、精密定位等领域有所应用。受限于压电材料的微小位移，必须采用特殊的驱动方式才能将压电材料的位移放大至可以使用的量级，因此产生了超声马达、尺蠖型压电驱动器、粘滑型压电驱动器等若干种压电驱动装置。针对于粘滑型压电驱动器，其运动性能的影响因素较多且至今没有完备的设计理论与方法。现有研究多数针对于驱动信号、柔性机构形状、驱动原理等领域进行了探索，鲜有针对细微之处的影响因素如驱动预紧力、压电叠堆预紧力、驱动足形状对粘滑型驱动器运动性能影响的研究。并且目前尚没有完善的摩擦模型指导如何设置预紧力以及驱动足形状来产生适宜的摩擦力以帮助提升驱动器的运动性能，因此通过实验探索驱动预紧力、压电叠堆预紧力、驱动足形状对于粘滑型压电驱动器的性能影响不仅具有重要实用意义还是少数可靠途径之一。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置，解决了现有技术存在的上述问题。本技术通过在预紧力检测模块的实时检测下定量改变驱动预紧力、压电叠堆预紧，通过切换不同形状的驱动足，通过位移检测模块测得位移-时间曲线，从而分析并得到各个变量对运动特性的影响，为粘滑型压电驱动器的预紧力设置和驱动足设计提供技术手段。本技术的上述目的通过以下技术方案实现：针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置，包括底座12、预紧模块、柔性机构模块、输出模块、预紧力检测模块、位移检测模块，数据采集模块，所述预紧模块、柔性机构模块、输出模块皆安装在底座12上，所述预紧模块调整柔性机构模块与输出模块之间的驱动预紧力，柔性机构模块驱动输出模块，输出模块输出位移，预紧力检测模块实现对柔性机构模块与输出模块间的驱动预紧力和压电叠堆预紧力的测量，位移检测模块检测输出模块的位移。所述预紧模块包括手动位移台1、辅助块2，所述手动位移台1固定在底座12上，所述辅助块2通过螺钉与手动位移台1连接。所述柔性机构模块包括承载导轨6、承载滑块7、连接板11、柔性机构10、驱动足21、压电叠堆5、预紧螺钉4、楔形块9，所述承载导轨6安装在底座12上，所述承载滑块7安装在承载导轨6上，实现沿承载导轨6的直线运动；所述连接板11安装在承载滑块7上，连接并带动柔性机构10沿承载导轨6运动；所述柔性机构10固定在连接板11上，带动驱动足21产生慢速推动——快速回退的循环动作，在摩擦力与惯性的作用下驱动输出模块产生连续步进式运动；所述驱动足21安装在柔性机构10的安装槽内，并通过螺钉螺母锁紧；所述压电叠堆5安装于柔性机构10中，作为动力来源；所述预紧螺钉4装配于柔性机构10的螺纹孔中，在对压电叠堆5预紧过程中通过自身旋转推动楔形块9；所述楔形块9置于柔性机构10的安装槽内，在预紧过程中受到预紧螺钉4的推动并将推动位移缩小以增加位移分辨率后推动柔性机构10的直板型柔性铰链对压电叠堆5进行预紧。所述的输出模块包括输出导轨13、输出滑块14、反射板15，所述输出导轨13安装在底座12上，所述输出滑块14安装在输出导轨13上，通过螺纹孔连接驱动目标；所述反射板15反射位移检测模块的激光测微仪16的激光以实现对输出滑块14位移的测量。所述的预紧力检测模块包括力传感器A3、力传感器B8、力信号调理单元19，所述力传感器A3放置于底座12的安装槽中，测量从手动位移台1输出的驱动预紧力；所述力传感器B8放置于连接板11的安装槽中，测量压电叠堆5的预紧力；所述力信号调理单元19分别通过导线与力传感器A3和力传感器B8连接。所述的位移检测模块包括激光测微仪16、位移信号调理单元17，所述激光测微仪16用于测量输出滑块14的位移，所述位移信号调理单元17通过导线与激光测微仪16连接。所述的数据采集模块包括数据采集卡18和工控机20，所述数据采集卡18通过导线分别与位移信号调理单元17、力信号调理单元19连接并实时采集数据，进行模/数转换后传送给工控机20。本技术的有益效果在于：能够定量改变驱动预紧力、压电叠堆预紧力、更换驱动足并获得驱动器的运动特性，从而分析并得到各个变量对运动特性的影响，为粘滑型压电驱动器的预紧力调试和驱动足设计提供技术手段。适用范围广，在精密定位、精密仪器、显微操作等领域具有潜在应用背景，实用性强。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为本技术的总体结构示意图；图2为本技术的柔性机构示意图；图3为本技术的底座与连接板示意图；图4为本技术的三种驱动足示意图；图5为本技术的信号调理、采集、传输过程示意图。图中：1、手动位移台；2、辅助块；3、力传感器A；4、预紧螺钉；5、压电叠堆；6、承载导轨；7、承载滑块；8、力传感器B；9、楔形块；10、柔性机构；11、连接板；12、底座；13、输出导轨；14、输出滑块；15、反射板；16、激光测微仪；17、位移信号调理模块；18、数据采集模块；19、力信号调理模块；20、工控机；21、驱动足。具体实施方式下面结合附图进一步说明本技术的详细内容及其具体实施方式。参见图1至图5所示，本技术的针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置，可实现测试驱动预紧力、压电叠堆预紧力、不同形状的驱动足对粘滑型直线压电驱动器运动性能的影响，探究驱动器合适的工作条件，为高性能粘滑型压电驱动器的预紧力调试和驱动足设计提供依据。在精密定位、精密仪器、显微操作等领域具有潜在应用背景。参见图1至图5所示，本技术的针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置，包括底座12、预紧模块、柔性机构模块、输出模块、预紧力检测模块、位移检测模块，数据采集模块，所述预紧模块用于调整柔性机构模块与输出模块之间的驱动预紧力，包括手动位移台1、辅助块2，所述手动位移台1通过螺钉固定在底座12上，所述辅助块2通过螺钉与手动位移台1连接，用于补偿手动位移台1与底座12的高度差。所述柔性机构模块用于驱动输出模块，包括承载导轨6、承载滑块7、连接板11、柔性机构10、驱动足21、压电叠堆5、预紧螺钉4、楔形块9，所述承载导轨6通过螺钉安装在底座12上，起到对承载滑块7的导向作用；所述承载滑块7安装在承载导轨6上，实现沿承载导轨6方向的直线运动；所述连接板11通过螺钉安装在承载滑块7上，用于连接并带动柔性机构10沿承载导轨6方向运动；所述柔性机构10通过螺钉固定在连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置，其特征在于：包括底座（12）、预紧模块、柔性机构模块、输出模块、预紧力检测模块、位移检测模块，数据采集模块，所述预紧模块、柔性机构模块、输出模块皆安装在底座（12）上，所述预紧模块调整柔性机构模块与输出模块之间的驱动预紧力，柔性机构模块驱动输出模块，输出模块输出位移，预紧力检测模块实现对柔性机构模块与输出模块间的驱动预紧力和压电叠堆预紧力的测量，位移检测模块检测输出模块的位移。/n

【技术特征摘要】
1.一种针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置，其特征在于：包括底座（12）、预紧模块、柔性机构模块、输出模块、预紧力检测模块、位移检测模块，数据采集模块，所述预紧模块、柔性机构模块、输出模块皆安装在底座（12）上，所述预紧模块调整柔性机构模块与输出模块之间的驱动预紧力，柔性机构模块驱动输出模块，输出模块输出位移，预紧力检测模块实现对柔性机构模块与输出模块间的驱动预紧力和压电叠堆预紧力的测量，位移检测模块检测输出模块的位移。


2.根据权利要求1所述的针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置，其特征在于：所述的预紧模块包括手动位移台（1）、辅助块（2），所述手动位移台（1）固定在底座（12）上，所述辅助块（2）通过螺钉与手动位移台（1）连接。


3.根据权利要求1所述的针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置，其特征在于：所述的柔性机构模块包括承载导轨（6）、承载滑块（7）、连接板（11）、柔性机构（10）、驱动足（21）、压电叠堆（5）、预紧螺钉（4）、楔形块（9），所述承载导轨（6）安装在底座（12）上，所述承载滑块（7）安装在承载导轨（6）上，实现沿承载导轨（6）的直线运动；所述连接板（11）安装在承载滑块（7）上，连接并带动柔性机构（10）沿承载导轨（6）运动；所述柔性机构（10）固定在连接板（11）上，带动驱动足（21）产生慢速推动——快速回退的循环动作，在摩擦力与惯性的作用下驱动输出模块产生连续步进式运动；所述驱动足（21）安装在柔性机构（10）的安装槽内，并通过螺钉螺母锁紧；所述压电叠堆（5）安装于柔性机构（10）中，作为动力来源；所述预紧螺钉（4）装配于柔性机构（10）的螺纹孔中，在对压电叠堆（5）预紧过程中通过自身旋转推动楔形块（9）；所述楔形块（9）置于柔性机...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏伟，王吉如，张艳慧，王赵鑫，秦峰，孙一帆，徐博文，任国旗，李磊，李文博，任壮，常枭，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22