本发明专利技术为一种能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器，包括压电驱动部、滑块移动部和支撑部，压电驱动部包括剪切压电堆叠和压电双晶片，剪切压电堆叠的底部能与压电双晶片的顶面抵靠；滑块移动部包括滑块，剪切压电堆叠的顶部能与滑块的底面抵靠，剪切压电堆叠能产生剪切力以带动滑块移动或相对滑块移动；且压电双晶片能下弯使剪切压电堆叠下移脱离所述滑块的底部。本发明专利技术利用剪切压电堆叠的逆压电效应产生微小形变和力，压电双晶片能产生垂直方向的位移，在“粘”阶段压电驱动部驱动滑块移动部，在“滑”阶段使压电驱动部和滑块移动部产生“分离”，从而避免整个运动过程出现位移回退的现象，提高运动精度与系统稳定性。提高运动精度与系统稳定性。提高运动精度与系统稳定性。
【技术实现步骤摘要】
能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器
[0001]本专利技术涉及精密压电驱动器，尤其涉及一种能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器，可用于精密加工与测量、生物工程、光学工程等领域。
技术介绍
[0002]压电驱动器是一种利用压电材料的逆压电效应，在电信号激励下，实现较小范围内的微位移输出与合适的输出力或转矩。压电材料作为驱动元件，具有定位精度高、响应频率快、控制特性好、能量密度大、不受电磁干扰等特性。惯性压电驱动器的工作原理是利用压电致动器变形产生的惯性力和摩擦力。动子和定子之间摩擦力和惯性力的循环转换通过粘滑原理提供更高分辨率的步进运动。按工作原理可以分为冲击型惯性压电驱动器和粘滑型惯性压电驱动器(摩擦型压电驱动器)。粘滑型压电驱动器利用“粘
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滑”制动原理，通常可以利用锯齿波激励信号，即可实现惯性驱动过程，改变激励信号的频率与幅值可以改变驱动器的运行速度。
[0003]现有的技术主要利用压电堆叠或压电双晶片其中之一作为驱动元件，利用柔性铰链作为运动放大机构，实现微小位移与力的输出。惯性粘滑型压电驱动器利用压电材料作为驱动元件，利用电能—机械能转换形成惯性冲击力，从而产生运动。驱动机构由动子、定子组成，其中定子由压电材料直接或间接驱动。
[0004]惯性粘滑型压电驱动器的驱动原理导致其存在运动回退的问题，回退现象会直接影响驱动器的定位精度和稳定性，限制了此类驱动器在细胞操作、精密加工等领域的应用。
[0005]目前，在抑制粘滑类压电驱动器的回退现象方面的现有技术可以总结为以下几种：
[0006](1)通过协同运动主动抑制回退，缺点是结构及控制较复杂。
[0007](2)通过平衡摩擦力的方式，通过可变摩擦力或可变摩擦系数实现抑制回退，其中可变摩擦系数不易实现，多数为可变摩擦力的形式，降低了驱动器的带载能力。
[0008](3)通过改变激励信号的波形来抑制回退，其中一些波形较复杂，这对驱动电源的功率和频率提出了更高的要求。
[0009]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的在于提供一种能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器，解决了现有技术中存在的回退问题，本专利技术利用剪切压电堆叠的逆压电效应产生微小形变和力，压电双晶片能产生垂直方向的位移，在“粘”阶段压电驱动部驱动滑块移动部，在“滑”阶段使压电驱动部和滑块移动部产生“分离”，从而避免整个运动过程出现位移回退的现象，提高运动精度与系统稳定性。
[0011]本专利技术的目的是这样实现的，一种能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动
器，包括压电驱动部、滑块移动部和支撑部，所述压电驱动部包括剪切压电堆叠和压电双晶片，所述压电双晶片呈水平设置，所述压电双晶片的第一端固定连接于所述支撑部上，所述压电双晶片的第二端呈悬空设置；所述剪切压电堆叠的底部能与所述压电双晶片的顶面抵靠；所述滑块移动部包括滑块，所述剪切压电堆叠的顶部能与所述滑块的底面抵靠，所述剪切压电堆叠能在压电堆叠驱动电压的作用下产生剪切力以带动所述滑块移动或相对所述滑块移动；且所述压电双晶片能在压电双晶片驱动电压的作用下弯使所述剪切压电堆叠下移脱离所述滑块的底部。
[0012]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述压电驱动部还包括柔性支架结构，所述柔性支架结构上设置柔性壳体，所述剪切压电堆叠设置于所述柔性壳体内，所述柔性壳体的下方设置顶抵块，所述顶抵块的底面与所述压电双晶片的顶面抵靠，所述柔性壳体的顶面能与所述滑块的底面抵靠；所述柔性壳体上柔性连接有连接块，所述连接块固定连接于所述支撑部上。
[0013]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述柔性壳体的顶面呈圆弧面设置，所述滑块的底面呈平面设置。
[0014]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述支撑部包括底座，所述底座上设置第一支撑架，所述第一支撑架上连接所述压电双晶片的第一端；所述连接块固定连接于所述底座上。
[0015]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第一支撑架上设置卡槽，所述压电双晶片的第一端卡设于所述卡槽内。
[0016]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述底座上设置滑轨，所述滑块上设置滑槽，所述滑槽滑动套设于所述滑轨上。
[0017]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述底座上连接微动平台，所述微动平台上设置调节螺母，所述微动平台能沿所述底座移动；所述滑轨设置于所述微动平台上，所述微动平台用于调节所述滑块和所述剪切压电堆叠之间的初始间隙和正压力。
[0018]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述支撑部包括底座，所述底座上对称设置两个第一支撑架，各所述第一支撑架上分别连接一所述压电双晶片，各所述压电双晶片上方分别设置一所述剪切压电堆叠。
[0019]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述两个所述压电双晶片之间设置所述柔性支架结构，所述柔性支架结构包括两个所述柔性壳体，各所述剪切压电堆叠分别设置于所述柔性壳体内。
[0020]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述底座上设置滑块支撑块，所述滑块能沿所述滑块支撑块滑动。
[0021]由上所述，本专利技术的能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器具有如下有益效果：
[0022]本专利技术的能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器，利用剪切压电堆叠的逆压电效应产生微小形变和力，带动滑块产生位移；传统的粘滑型惯性压电电驱动器驱动单元较为单一，一般利用单一的材料，例如压电堆叠或者压电双晶片，并没有完全利用各自的特点；本专利技术将两种材料进行结合使用，采用了剪切压电堆叠和压电双晶片结合的压电驱动部，作为混合驱动来使机构完成相应的动作；压电驱动部通过摩擦驱动滑块，步进运动由滑块和压电驱动器之间的粘滑运动产生；相比于传统的粘滑驱动装置，压电双晶片能产生
垂直方向的位移，使压电驱动部和滑块移动部能够在适当的时机产生分离，压电驱动部与滑块移动部在“滑”运动阶段产生分离，从而避免了压电驱动部恢复过程中的回退现象，克服了常规粘滑型压电驱动器因为回退现象导致的回退冲击、振动、位移回退等负面影响；本专利技术区别于传统压电驱动器之处在于，在“粘”阶段压电驱动部驱动滑块移动部，在“滑”阶段使压电驱动部和滑块移动部产生“分离”，从而避免整个运动过程出现位移回退的现象，提高运动精度与系统稳定性。
附图说明
[0023]以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。
[0024]其中：
[0025]图1：为本专利技术的能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器的实施例一的立体图。
[0026]图2：为本专利技术的能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器的实施例一的主视图。
[0027]图3：为本专利技术的能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器的实施例二的立体图。
[0028]图4：为本专利技术的能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器的实施例二的主视图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器，其特征在于，包括压电驱动部、滑块移动部和支撑部，所述压电驱动部包括剪切压电堆叠和压电双晶片，所述压电双晶片呈水平设置，所述压电双晶片的第一端固定连接于所述支撑部上，所述压电双晶片的第二端呈悬空设置；所述剪切压电堆叠的底部能与所述压电双晶片的顶面抵靠；所述滑块移动部包括滑块，所述剪切压电堆叠的顶部能与所述滑块的底面抵靠，所述剪切压电堆叠能在压电堆叠驱动电压的作用下产生剪切力以带动所述滑块移动或相对所述滑块移动；且所述压电双晶片能在压电双晶片驱动电压的作用下弯使所述剪切压电堆叠下移脱离所述滑块的底部。2.如权利要求1所述的能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器，其特征在于，所述压电驱动部还包括柔性支架结构，所述柔性支架结构上设置柔性壳体，所述剪切压电堆叠设置于所述柔性壳体内，所述柔性壳体的下方设置顶抵块，所述顶抵块的底面与所述压电双晶片的顶面抵靠，所述柔性壳体的顶面能与所述滑块的底面抵靠；所述柔性壳体上柔性连接有连接块，所述连接块固定连接于所述支撑部上。3.如权利要求2所述的能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器，其特征在于，所述柔性壳体的顶面呈圆弧面设置，所述滑块的底面呈平面设置。4.如权利要求2所述的能抑制回退的可分离式惯性粘滑型压电驱动器，其特征在于，所述支撑部包括底座，所述底座上设置第一支撑架，所述第一支撑架...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾晓丽，张岩波，李静宇，原春钰，黄书童，米柏川，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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