一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器及方法技术

本发明专利技术涉及微纳精密制造与控制技术领域，特别涉及一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器及方法，包括包括运动体及其驱动体，所述驱动体包括：摩擦头，其由三角放大机构组成；驱动模块，压电陶瓷驱动，其输出端与所述三角放大机构的一个输入端连接，所述驱动模块能够产生驱动所述三角放大机构输出端横向运动的横向位移；回退抑制模块，压电陶瓷驱动，包括能够产生纵向位移的第一杠杆放大机构，且其输出端与所述三角放大机的输入端连接，所述回退抑制模块使所述摩擦头分离或压紧所述运动体；本发明专利技术设置了驱动模块和回退抑制模块，采用双压电陶瓷协同驱动的方式，实现了驱动与回退运动主动抑制的解耦，在保证驱动能力的同时有效抑制了回退运动。退运动。退运动。

【技术实现步骤摘要】
一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器及方法


[0001]本专利技术涉及微纳精密制造与控制
，特别涉及一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器及方法。

技术介绍

[0002]精密定位与驱动技术是装备制造业中的一项关键技术，目前已经广泛地应用于精密制造、微纳技术、生物医疗和测量等诸多领域。其中，压电材料具有带宽高、响应速度快、分辨率高、体积小、抗电磁干扰等优点，使其成为精密驱动领域主要的驱动部件。采用压电材料的粘滑驱动器由于其结构和控制简单，被广泛应用于线性和旋转压电驱动器的设计中。
[0003]基于粘滑原理，粘滑驱动器的驱动过程主要包括“粘滞”和“滑动”两个周期。在压电粘滑驱动器的输出位移中，普遍存在回退运动，即压电粘滑驱动器的“滑动”周期。即输出位移先达到最大值，然后产生一定距离的向后运动。反向运动的产生从以下三个方面影响粘滑压电作动器的输出性能：(1)降低驱动效率；(2)增加后续控制难度；(3)在反复的正反相对运动过程中产生磨损和发热。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器及方法，以解决现有技术中在压电粘滑驱动器的输出位移中存在回退运动的问题。为了实现上述目的，本专利技术通过如下的技术方案来解决：
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器，包括运动体及其驱动体，所述驱动体包括：
[0006]摩擦头，其由三角放大机构组成；
[0007]驱动模块，压电陶瓷驱动，其输出端与所述三角放大机构的一个输入端连接，所述驱动模块能够产生驱动所述三角放大机构输出端横向运动的横向位移；
[0008]回退抑制模块，压电陶瓷驱动，包括能够产生纵向位移的第一杠杆放大机构，且其输出端与所述三角放大机的输入端连接，所述回退抑制模块使所述摩擦头分离或压紧所述运动体。
[0009]作为进一步的技术方案，所述驱动模块包括桥式放大机构以及与其输出端连接的第二杠杆放大机构。
[0010]作为进一步的技术方案，连接所述驱动模块的所述三角放大机构的输入端高于连接所述回退抑制模块的所述三角放大机构的输入端。
[0011]作为进一步的技术方案，还包括调节板，所述驱动体配置直梁型柔性铰链，通过调节设置在所述调节板上的调节螺栓以使所述驱动体远离或靠近所述运动体。
[0012]作为进一步的技术方案，所述调节板还包括定位平台，所述定位平台设有定位面，与所述驱动体配合。
[0013]作为进一步的技术方案，还包括固定底板，所述调节板和所述运动体均安装在所述固定底板上。
[0014]作为进一步的技术方案，所述回退抑制模块还包括直梁型柔性铰链以及与其配合连接的导向块，所述回退抑制模块的压电陶瓷通过驱动导向块驱动所述第一杠杆放大机构。
[0015]作为进一步的技术方案，所述运动体为交叉滚柱导轨，所述摩擦头在所述交叉滚柱导轨的侧面动作。
[0016]作为进一步的技术方案，各所述压电陶瓷均分别配置有用于预紧的调节螺栓。
[0017]第二方面，本专利技术提供了根据如第一方面所述粘滑驱动器的驱动方法，包括以下内容：
[0018]驱动模块动作前，回退抑制模块通电动作并产生纵向位移，使得三角放大机构的输出端靠近运动体并压紧；
[0019]驱动模块通电开始动作，其输出端产生横向位移，使三角放大机构的输出端产生横向运动并带动运动体产生横向位移；
[0020]回退抑制模块断电，使得三角放大机构的输出端运动远离运动体，此时驱动模块驱动三角放大机构产生反向横向输出位移，运动体不产生回退运动。
[0021]上述本专利技术的有益效果如下：
[0022](1)本专利技术设置了驱动模块和回退抑制模块，采用双压电陶瓷协同驱动的方式，且驱动模块与回退抑制模块单独设计，在驱动模块反向输出之前，通过回退抑制模块使摩擦头与运动体分离，实现了驱动与回退运动主动抑制的解耦，在保证驱动能力的同时有效抑制了回退运动。
[0023](2)本专利技术驱动体的两侧与调节板之间均设有直梁型柔性铰链，通过调节设置在调节板上的调节螺栓以使驱动体远离或靠近运动体。通过旋转第三调节螺栓，将会推动连接板产生纵向微位移，实现对驱动体纵向位置的微调。
[0024](3)本专利技术连接驱动模块的三角放大机构的输入端高于连接回退抑制模块的三角放大机构的输入端，即三角放大机构左侧的输入端高于右侧的输入端。在三角放大机构右侧输入端低于左侧输入端的情况下，当右侧升高(右侧抑制压电陶瓷通电)时，三角放大机构顶端可以产生较大的纵向位移从而靠近导轨，当右侧降低(右侧抑制压电陶瓷断电)，三角放大机构顶端快速与导轨分离。
附图说明
[0025]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限定。还应当理解，这些附图是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本专利技术，其中：
[0026]图1示出了本专利技术实施例中粘滑驱动器结构示意图；
[0027]图2示出了本专利技术实施例中驱动体结构俯视示意图；
[0028]图3示出了本专利技术实施例中驱动体结构主视示意图；
[0029]图4示出了本专利技术实施例中调节板结构示意图；
[0030]图5示出了本专利技术实施例中固定底板结构示意图；
[0031]图6示出了本专利技术实施例中交叉滚柱导轨示意图；
[0032]图7示出了本专利技术实施例中交叉滚柱导轨仰视示意图；
[0033]图8示出了本专利技术实施例中摩擦头主动抑制运动示意图；
[0034]图9示出了无回退运动主动抑制模块的粘滑驱动器输出位移曲线示意图；
[0035]图10示出了具有回退运动主动抑制模块的粘滑驱动器输出位移曲线示意图；
[0036]图11示出了本专利技术实施例中双压电陶瓷驱动电压示意图。
[0037]图中：
[0038]1、驱动体；101、桥式放大机构；102、第二杠杆放大机构；103、摩擦头；104、第一杠杆放大机构；105、导向块；106、第一直梁型柔性铰链；107、第一沉头螺纹孔；108、第一定位面；109、第一调节螺栓；110、第二调节螺栓；
[0039]2、调节板；201、第二直梁型柔性铰链；202、第三调节螺栓；203、第一螺纹孔；204、第一定位凸台；205、第二沉头螺纹孔；206、连接板；
[0040]3、固定底板；301、第二定位凸台；302、第二螺纹孔；303、第三螺纹孔；304、第二定位面；
[0041]4、交叉滚柱导轨；401、移动顶板；402、基座；403、交叉滚柱单元；404、第三沉头螺纹孔；
[0042]5、驱动压电陶瓷；6、抑制压电陶瓷。
具体实施方式
[0043]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术典型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0044]实施例1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器，其特征在于，包括运动体及其驱动体，所述驱动体包括：摩擦头，其由三角放大机构组成；驱动模块，压电陶瓷驱动，其输出端与所述三角放大机构的一个输入端连接，所述驱动模块能够产生驱动所述三角放大机构输出端横向运动的横向位移；回退抑制模块，压电陶瓷驱动，包括能够产生纵向位移的第一杠杆放大机构，且其输出端与所述三角放大机的输入端连接，所述回退抑制模块使所述摩擦头分离或压紧所述运动体。2.如权利要求1所述的一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器，其特征在于，所述驱动模块包括桥式放大机构以及与其输出端连接的第二杠杆放大机构。3.如权利要求1所述的一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器，其特征在于，连接所述驱动模块的所述三角放大机构的输入端高于连接所述回退抑制模块的所述三角放大机构的输入端。4.如权利要求1所述的一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器，其特征在于，还包括调节板，所述驱动体配置直梁型柔性铰链，通过调节设置在所述调节板上的调节螺栓以使所述驱动体远离或靠近所述运动体。5.如权利要求4所述的一种主动抑制回退运动的粘滑驱动器，其特征在于，所述调节板还包括定位平台，所述定位平台设有定位面，与所述驱动体配合。...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫鹏，谢可才，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：