一种非对称压电惯性驱动器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种非对称压电惯性驱动器。驱动器由V型导轨支撑座、V型块、平移体、基板、压电晶片、质量块、以及旋转体构成。V型块粘贴在平移体上，固定在平移体上的基板两侧粘有不等长度的压电晶片。当给压电晶片施加对称性电信号时，不等长度的压电双晶片带动基板产生不对称弯曲变形进而产生非对称的惯性力，与摩擦力配合实现平移机构定向运动。固定在旋转体上基板粘结有不等长度的压电晶片，当施加对称性电信号激励时，产生非对称的转矩，配合摩擦力矩实现旋转体的定向转动。本实用新型专利技术的优点在于：结构简单，驱动控制容易，定位精度高，行程大。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于压电精密驱动
，特别涉及一种非对称压电惯性驱动器。
技术介绍
压电惯性驱动器是利用压电元件产生的惯性力与摩擦力共同作用实现驱动的。具有结构紧凑，响应特性好，无电磁干扰，易于控制等特点，适合于高分辨率、大行程的工作场合，在光学工程、超精密加工、微细操作等领域具有广泛的应用。目前压电惯性驱动器可分为两类，一是压电惯性冲击式驱动器，其原理是非对称的电信号激励压电双晶片振动产生不同的惯性冲击力(惯性冲击力差)，形成驱动器定向运动；二是压电惯性摩擦式驱动器(又称粘滑式)，其原理是非对称电信号激励压电陶瓷快速伸长缓慢收缩，快速伸长时由于惯性作用摩擦块保持不动，而缓慢缩短时在静摩擦力作用下摩擦块定向运动。由于采用了非对称信号激励，所以驱动控制系统较复杂，不利用微小型集成化。鉴于目前压电惯性驱动器所存在的问题，本技术提出一种利用对称性信号激励压电晶片通过非对称夹持机构形成不同的惯性冲击力，与接触面之间的摩擦力共同作用实现驱动器定向运动，具有驱动系统简单、结构紧凑、行程大、定位精度高等优点。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有压电惯性驱动器普遍采用非对称波形电信号作为驱动信号，驱动控制系统复杂等问题，而提出一种非对称压电惯性驱动器，具有结构简单，控制方便、行程大、分辨率高等特点。为了实现上述目的本技术采用的技术方案如下—种非对称压电惯性驱动器，所述的驱动器包括V型导轨支撑座I，支撑座上设有V型块2，V型块2通过螺钉与平移体3固接在一起，铍青铜基板5固定在平移体前后两侧，基板两侧设有压电晶片6，两端连接集中质量块4，平移体上开有锥形孔8，与旋转体7上锥形柱配合，旋转体中间开有矩形通孔9，基板插在通孔中，用螺钉来固定，基板上两侧粘有长度不等的压电晶片，旋转体两侧压电晶片反对称布置，基板两端连接有集中质量块。本技术一种实施方式是实现直线运动的结构是，基板501 —侧粘贴的两片压电晶片长度不等，形成非对称压电双晶片；基板另一侧粘贴的压电晶片与其沿平移体3中心对称布置；基板两端固有集中质量块。本技术另一种实施方式是实现旋转运动的结构是，基板503 —侧粘贴的两片压电晶片长度不等，形成非对称压电双晶片；基板另一侧粘贴的压电晶片与其沿旋转体9中心反对称布置；基板两端固有集中质量块。本技术利用不等长度的压电晶片粘结在基板上来构建非对称压电惯性驱动器，该驱动器在正弦波等对称性波形信号驱动电压激励下，基板带动集中质量块往复摆动，由于压电晶片长度不同，因此产生双向不同的惯性冲击力，配合接触面的摩擦力形成单向的移动或转动。本技术的特色与优势在于利用不等长度的压电晶片形成结构的非对称，在对称性信号激励下产生非对称惯性力，与摩擦力配合实现直线与旋转运动，驱动控制系统简单、结构紧凑、行程大。附图说明图I是本技术二自由度驱动器三维结构图；图2是本技术直线运动部分三维结构图；图3是本技术移动体俯视图和主视剖面图；图4是本技术直线驱动用压电晶片布置示意图图； 图5是本技术旋转部分三维结构图；图6是本技术旋转体主视和俯视剖面图；图7是本技术旋转驱动用压电晶片布置示意图；具体实施方法以下结合附图进一步说明实施方法实施例I如图I、图2所示，平移体3通过螺钉连接在V形块2上，平移体前后两侧固定有两条铍青铜基板501、502，基板两端连接有集中质量块。如图3所示，平移体3上开有锥形孔8。如图4所不,基板501上对称粘贴有两组压电晶片，每组双压电晶片长度不等。本技术工作时，两条基板上四组双压电晶片在对称波电信号的激励下将同时向前或向后摆动。当双压电晶片向前摆动时，产生向后的惯性冲击力，机构向后移动一步；当双压电晶片在同时向后摆动时，产生向前的惯性冲击力，机构向前移动一步。由于每组两对压电晶片长度不等，双压电晶片前后摆动时的变形量不同，产生的惯性冲击力也不同，机构向前和向后运动的距离不同，两者之差就是一个脉冲激励的移动步长。在连续的脉冲的激励下，机构宏观上就会实现连续的直线运动。实施例2如图5所示，旋转体7放置在平移体3上，所述旋转体上开有矩形孔9，利用螺钉将基板503固定在旋转体上，基板上粘贴有压电晶片，两端连接有集中质量块。如图6所示，旋转体7下端为锥形体，与平移体的锥孔8配合，旋转体上开有矩形孔9和螺纹孔10。如图7所不，基板503上反对称粘贴有两组压电晶片，每组双压电晶片长度不等。本技术工作时，两组双压电晶片在对称波电信号的激励下摆动方向相反，产生相反方向的惯性冲击力，对旋转体中心形成转矩，由于压电晶片长度不等，两个方向的转矩不同，旋转体转动的角位移不同，两者之差就是一个周期的旋转步长。在连续的信号激励下，机构宏观上就会连续旋转运动。权利要求1.一种非对称压电惯性驱动器，其特征在于，V型块与平移体连接在一起，平移体上固定有基板，基板两端连接有集中质量块，不等长度的压电晶片粘在基板上，平移体两侧压电晶片对称布置；平移体上开有锥形孔，与旋转体下端锥体配合，旋转体、基板、压电晶片、质量块之间连接方式与平移体相同，不同之处在于旋转体两侧粘结在基板上的压电晶片反对称布置。2.根据权力要求I所述的非对称压电惯性驱动器，其特征在于，所述基板两侧的压电晶片长度不等。3.根据权力要求I所述的非对称压电惯性驱动器，其特征在于，所述平移体与旋转体之间通过锥面配合。4.根据权力要求I所述的非对称压电惯性驱动器，其特征在于，所述驱动器激励信号为对称性波形信号。专利摘要本技术涉及一种非对称压电惯性驱动器。驱动器由V型导轨支撑座、V型块、平移体、基板、压电晶片、质量块、以及旋转体构成。V型块粘贴在平移体上，固定在平移体上的基板两侧粘有不等长度的压电晶片。当给压电晶片施加对称性电信号时，不等长度的压电双晶片带动基板产生不对称弯曲变形进而产生非对称的惯性力，与摩擦力配合实现平移机构定向运动。固定在旋转体上基板粘结有不等长度的压电晶片，当施加对称性电信号激励时，产生非对称的转矩，配合摩擦力矩实现旋转体的定向转动。本技术的优点在于结构简单，驱动控制容易，定位精度高，行程大。文档编号H02N2/00GK202565197SQ201220230938公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月13日 优先权日2012年5月13日专利技术者黄妍, 温建明, 郑兴, 陶李祥, 沈燚青, 梁夏峰, 张海峰, 傅骏翔 申请人:浙江师范大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非对称压电惯性驱动器，其特征在于，V型块与平移体连接在一起，平移体上固定有基板，基板两端连接有集中质量块，不等长度的压电晶片粘在基板上，平移体两侧压电晶片对称布置；平移体上开有锥形孔，与旋转体下端锥体配合，旋转体、基板、压电晶片、质量块之间连接方式与平移体相同，不同之处在于旋转体两侧粘结在基板上的压电晶片反对称布置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄妍，温建明，郑兴，陶李祥，沈燚青，梁夏峰，张海峰，傅骏翔，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：实用新型
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