一种五自由度超声驱动器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种五自由度超声驱动器，包括球形转子和兰杰文振子，兰杰文振子包括上部弹性体、中部弹性体、下部弹性体、A组压电陶瓷片、B组压电陶瓷片、C组压电陶瓷片和固定支座，上部弹性体与中部弹性体之间依次设有固定支座和C组压电陶瓷片，中部弹性体和下部弹性体之间依次层叠设置A组压电陶瓷片和B组压电陶瓷片，上部弹性体的上方连接球形转子；A组压电陶瓷片、所述B组压电陶瓷片和C组压电陶瓷片与外部供电装置连接。三组压电陶瓷片进行两两组合时，能够实现五自由度运动。本实用新型专利技术仅设计了一个驱动器就实现了五个自由度的运动，使得机械设备的结构简单、体积小、重量轻、成本低且易操作，提高了超声驱动控制的效率。提高了超声驱动控制的效率。提高了超声驱动控制的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种五自由度超声驱动器


[0001]本技术涉及超声驱动控制领域，特别是涉及一种五自由度超声驱动器。

技术介绍

[0002]通常情况下，机械设备的一个自由度的运动(无论是平动还是转动)，就需要一个驱动器来驱动。那么如果要实现五个自由度的运动，就需要五个驱动器来驱动。这使得机械设备结构复杂，体积大，重量大，成本高，驱动控制效率低。为了克服上述的缺陷和不足，目前亟需设计出仅利用一个驱动器实现多个自由度的运动的驱动器，使得机械设备变得结构简单、体积小、重量轻、成本低、适用范围广。因此，本技术方案提出了一种实现五自由度的超声驱动器。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是提供一种五自由度超声驱动器，能够仅利用一个驱动器实现五个自由度的运动，大大简化了机械设备的结构，且体积小、重量轻、成本低，操作简单，提高了超声驱动控制的效率。
[0004]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0005]一种五自由度超声驱动器，包括球形转子和兰杰文振子，所述球形转子与所述兰杰文振子连接，所述球形转子置于所述兰杰文振子的上方；
[0006]所述兰杰文振子包括上部弹性体、中部弹性体、下部弹性体、A组压电陶瓷片、B组压电陶瓷片、C组压电陶瓷片和固定支座，所述上部弹性体与所述中部弹性体之间依次设有所述固定支座和所述C组压电陶瓷片，所述中部弹性体和所述下部弹性体之间依次层叠所述A组压电陶瓷片和所述B组压电陶瓷片，所述上部弹性体的上方连接所述球形转子；
[0007]所述A组压电陶瓷片、所述B组压电陶瓷片和所述C组压电陶瓷片与外部供电装置连接。
[0008]可选的，所述上部弹性体、所述中部弹性体、所述下部弹性体和所述固定支座都设有内中心孔，所述中心孔的位置及大小与所述A组压电陶瓷片或所述B组压电陶瓷片或所述C组压电陶瓷片的中心孔的位置及大小相同。
[0009]可选的，所述上部弹性体的头部设有内螺纹。
[0010]可选的，所述兰杰文振子还包括螺栓，所述螺栓从所述下部弹性体的中心孔穿入，依次经过所述B组压电陶瓷片、所述A组压电陶瓷片、所述中部弹性体、所述C组压电陶瓷片、所述固定支座以及所述上部弹性体的中心孔，所述螺栓与所述上部弹性体头部的内螺纹联接。
[0011]可选的，所述A组压电陶瓷片、所述B组压电陶瓷片、所述C组压电陶瓷片与外部供电装置连接，具体包括：
[0012]所述A组压电陶瓷片和所述B组压电陶瓷片同时连接外部供电装置或所述A组压电陶瓷片和所述C组压电陶瓷片同时连接外部供电装置或所述B组压电陶瓷片和所述C组压电
陶瓷片同时连接外部供电装置。
[0013]可选的，所述A组压电陶瓷片沿x轴分区，极化方向沿y轴；所述B组压电陶瓷片沿y轴分区，极化方向沿x轴；所述C组压电陶瓷片沿xoy面分区，极化方向沿z轴。
[0014]根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：
[0015]本技术设计了一种五自由度超声驱动器，具体包括球形转子和兰杰文振子，兰杰文振子包括由上至下依次连接的上部弹性体、固定支座、C组压电陶瓷片、中部弹性体、A组压电陶瓷片、B组压电陶瓷片和下部弹性体。当A 组压电陶瓷片和B组压电陶瓷片连接外部供电装置，超声驱动器产生第一自由度运动，当A组压电陶瓷片和C组压电陶瓷片连接外部供电装置，超声驱动器产生第二自由度运动和第三自由度运动，当B组压电陶瓷片和C组压电陶瓷片连接外部供电装置，超声驱动器产生第四自由度运动和第五自由度运动。仅利用一个驱动器就实现了多个自由度的运动，使得机械设备结构简单、体积小、重量轻、成本低且驱动控制效率高。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本技术实施例提供的五自由度超声驱动器的结构示意图；
[0018]图2(a)至图2(c)分别为本技术实施例提供的A组压电陶瓷片、 B组压电陶瓷片和C组压电陶瓷片的分区和极化方向示意图；
[0019]图3(a)至图3(c)分别为本技术实施例提供的A组压电陶瓷片、 B组压电陶瓷片和C组压电陶瓷片的工作模态示意图；
[0020]图4为本技术实施例提供的五自由度超声驱动器的工作原理图。
[0021]符号说明：
[0022]1-球形转子，2-兰杰文振子，21-上部弹性体，22-固定支座，23-C组压电陶瓷片，24-中部弹性体，25-A组压电陶瓷片，26-B组压电陶瓷片，27-下部弹性体，3-工作台。
具体实施方式
[0023]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0024]本技术的目的是提供一种五自由度超声驱动器，能够仅利用一个驱动器实现五个自由度的运动，大大简化了机械设备的结构，且体积小、重量轻、成本低、操作简单，提高了超声驱动控制的效率。
[0025]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0026]实施例
[0027]如图1所示，本实施例示出了一种五自由度超声驱动器，包括球形转子1 和兰杰文振子2，所述球形转子1与所述兰杰文振子2连接，所述球形转子1 置于所述兰杰文振子2的上方；
[0028]其中，所述兰杰文振子2包括上部弹性体21、中部弹性体24、下部弹性体27、A组压电陶瓷片25、B组压电陶瓷片26、C组压电陶瓷片23和固定支座22，所述上部弹性体21与所述中部弹性体24之间依次设有所述固定支座 22和所述C组压电陶瓷片23，所述中部弹性体24和所述下部弹性体27之间依次层叠所述A组压电陶瓷片25和所述B组压电陶瓷片26，所述上部弹性体21的上方连接所述球形转子1；
[0029]所述A组压电陶瓷片25、所述B组压电陶瓷片26、所述C组压电陶瓷片 23与外部供电装置连接。具体为：所述A组压电陶瓷片25和所述B组压电陶瓷片26同时连接外部供电装置或所述A组压电陶瓷片25和所述C组压电陶瓷片23同时连接外部供电装置或所述B组压电陶瓷片26和所述C组压电陶瓷片23同时连接外部供电装置。
[0030]如图2(a)至图2(c)所示，三组压电陶瓷片(A组压电陶瓷片25、B组压电陶瓷片26、 C组压电陶瓷片23)的分区和极化方向。如图2(a)所示，所述A组压电陶瓷片25沿x轴分区，极化方向沿y轴；如图2(b)所示，所述B组压电陶瓷片26沿y轴分区，极化方向沿x本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五自由度超声驱动器，其特征在于，包括球形转子和兰杰文振子，所述球形转子与所述兰杰文振子连接，所述球形转子置于所述兰杰文振子的上方；所述兰杰文振子包括上部弹性体、中部弹性体、下部弹性体、A组压电陶瓷片、B组压电陶瓷片、C组压电陶瓷片和固定支座，所述上部弹性体与所述中部弹性体之间依次设有所述固定支座和所述C组压电陶瓷片，所述中部弹性体和所述下部弹性体之间依次层叠所述A组压电陶瓷片和所述B组压电陶瓷片，所述上部弹性体的上方连接所述球形转子；所述A组压电陶瓷片、所述B组压电陶瓷片和所述C组压电陶瓷片与外部供电装置连接。2.根据权利要求1所述的一种五自由度超声驱动器，其特征在于，所述上部弹性体、所述中部弹性体、所述下部弹性体和所述固定支座都设有内中心孔，所述中心孔的位置及大小与所述A组压电陶瓷片或所述B组压电陶瓷片或所述C组压电陶瓷片的中心孔的位置及大小相同。3.根据权利要求2所述的一种五自由度超声驱动器，其特征在于，所述上部弹性体的头...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志荣，乔鑫，王利博，尹瑞峰，廖庆华，王美，郄伟，
申请(专利权)人：呼和浩特职业学院，
类型：新型
国别省市：