一种基于惯性驱动的直线-旋转两自由度压电执行器制造技术

一种基于惯性驱动的直线

【技术实现步骤摘要】
一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器


[0001]本专利技术属于压电电机
，尤其涉及一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器。

技术介绍

[0002]科学技术的飞速发展使得光学仪器、精密与超精密加工、集成电路、微型机器人等高尖端
对精密驱动提出了更高的需求。随着材料学的发展，磁致伸缩材料、形状记忆材料、压电材料等智能材料成为精密驱动领域研究的热点，其中，基于压电材料逆压电效应的压电执行器因其结构简单、高精度、快速响应、无磁场干扰等优点，在精密驱动领域引起了广泛关注。步进型压电执行器根据结构组成和驱动原理的不同，主要分为尺蠖式压电执行器、惯性式压电执行器和海豹式压电执行器，其中惯性式压电执行器根据进给单元、钳位单元、惯性块与定子和转子的装配位置又可分为冲击式压电执行器、粘滑式压电执行器和混合式压电执行器。
[0003]但现有的压电执行器多为单自由度结构，输出形式比较单一， 难以满足既需要输出旋转运动又需要输出直线位移的两自由度要求，限制了压电执行器在更广范围内的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有的压电执行器多为单自由度结构，输出形式单一，难以满足既需要输出旋转运动又需要输出直线位移的两自由度要求，限制了压电执行器在更广范围内的应用这一问题，提出一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器，其能够实现直线
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旋转两自由度的运动输出。
[0005]一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器，包括基座、动
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转子、驱动机构A和驱动机构B，所述驱动机构A和驱动机构B均安装于所述基座上，且所述驱动机构A和所述驱动机构B相互平行设置；所述驱动机构A包括定子A和压电陶瓷A，所述定子A包括驱动杆A、柔性机构A和柔性机构D，所述柔性机构A和所述柔性机构D分别连接于所述驱动杆A的两端，所述压电陶瓷A安装在柔性机构A的安装槽内，所述柔性机构D的安装槽内不安装压电陶瓷；所述驱动机构B包括定子B和压电陶瓷B，所述定子B包括驱动杆B、柔性机构B和柔性机构C，所述柔性机构B和所述柔性机构C分别连接于所述驱动杆B的两端，所述压电陶瓷B安装在所述柔性机构B的安装槽内，所述柔性机构C的安装槽内不安装压电陶瓷；所述动
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转子安装于所述驱动杆A和所述驱动杆B共同组成的导轨上，所述动
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转子外侧面与所述驱动杆A和所述驱动杆B摩擦接触。
[0006]进一步地，所述驱动杆A和所述驱动杆B为圆形杆，所述动
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转子的外侧面为半圆形槽。
[0007]进一步地，所述定子A还包括紧固螺栓A和紧固螺栓D，所述驱动杆A一端通过所述
紧固螺栓A与柔性机构A固定连接，所述驱动杆A另一端通过所述紧固螺栓D与柔性机构D固定连接；所述定子B还包括紧固螺栓B和紧固螺栓C，所述驱动杆B一端通过紧固螺栓B与柔性机构B固定连接，所述驱动杆B另一端通过紧固螺栓C与柔性机构C固定连接。
[0008]进一步地，所述柔性机构A、柔性机构B、柔性机构C和柔性机构D均包含一对板型柔性铰链。
[0009]进一步地，所述柔性机构A、柔性机构B、柔性机构C和柔性机构D均由一整块弹性金属材料整体加工而成。
[0010]进一步地，所述定子A通过螺栓穿过柔性机构A和柔性机构D上的螺纹孔与基座固定连接；所述定子B通过螺栓穿过柔性机构B和柔性机构C上的螺纹孔与基座固定连接。
[0011]进一步地，所述驱动机构A还包括预紧螺栓A和预紧垫片A，所述预紧螺栓A和预紧垫片A用于为压电陶瓷A提供预紧力；所述驱动机构B还包括预紧螺栓B和预紧垫片B，所述预紧垫片B和预紧螺栓B用于为压电陶瓷B提供预紧力。
[0012]进一步地，所述压电陶瓷A和所述压电陶瓷B的驱动信号为同相或异相的锯齿波信号。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器，利用两个压电陶瓷的时序应变推动两个驱动杆完成周期性运动，从而带动动
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转子产生步进阶梯型位移或旋转角位移，进而驱动动
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转子实现直线
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旋转两自由度的运动输出。
[0014]2、通过对两个压电陶瓷施加同相或异相的锯齿波信号，动
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转子可完成沿某一方向的直线运动或旋转运动，当采用与之相反的锯齿波驱动信号时，动
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转子能够实现相反方向的直线运动或旋转运动。
[0015]3、本专利技术在光学仪器、半导体制造、精密与超精密加工、集成电路、微型机器人等高尖端
具有良好的应用前景，直线
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旋转两自由度的运动输出进一步扩宽了压电执行器在精密驱动领域内的应用范围。
附图说明
[0016]图1为一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器的立体结构示意图；图2为一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器的俯视图；图3为一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器的驱动信号波形图，其中，（a）为同相的锯齿波信号，（b）为异相的锯齿波信号；图4为一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器在不同驱动信号驱动下的驱动原理图，其中，（a）为同相的锯齿波信号驱动下的驱动原理图，（b）为异相的锯齿波信号驱动下的驱动原理图。
具体实施方式
[0017]实施例1参照图1至图2，本实施方式所述的一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电
执行器，包括基座1、动
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转子2、驱动机构A和驱动机构B，所述驱动机构A和驱动机构B均安装于所述基座1上，且所述驱动机构A和所述驱动机构B相互平行设置，优选地，驱动机构A和驱动机构B位于基座1上表面的两侧，且关于基座1中心线呈对称分布。
[0018]所述驱动机构A包括定子A和压电陶瓷A5，所述定子A包括驱动杆A3、柔性机构A8和柔性机构D17，所述柔性机构A8和所述柔性机构D17分别连接于所述驱动杆A3的两端，所述压电陶瓷A5安装在柔性机构A8的安装槽内，所述柔性机构D17的安装槽内不安装压电陶瓷，所述柔性机构D17起到固定定子A的作用。
[0019]优选地，所述定子A还包括紧固螺栓A4和紧固螺栓D18，所述驱动杆A3一端通过所述紧固螺栓A4与柔性机构A8固定连接，所述驱动杆A3另一端通过所述紧固螺栓D18与柔性机构D17固定连接，紧固螺栓A4和紧固螺栓D18的设置能够保证驱动杆A3无法在柔性机构A8和柔性机构D17对应的安装孔内滑移和旋转；当然，驱动杆A3与柔性机构A8、柔性机构D17之间的连接也可以采用其它可替代的固定连接方式。
[0020]所述驱动机构B包括定子B和压电陶瓷B12，所述定子B包括驱动杆B14、柔性机构B10和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器，其特征在于，包括基座（1）、动
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转子（2）、驱动机构A和驱动机构B，所述驱动机构A和驱动机构B均安装于所述基座（1）上，且所述驱动机构A和所述驱动机构B相互平行设置；所述驱动机构A包括定子A和压电陶瓷A（5），所述定子A包括驱动杆A（3）、柔性机构A（8）和柔性机构D（17），所述柔性机构A（8）和所述柔性机构D（17）分别连接于所述驱动杆A（3）的两端，所述压电陶瓷A（5）安装在柔性机构A（8）的安装槽内，所述柔性机构D（17）的安装槽内不安装压电陶瓷；所述驱动机构B包括定子B和压电陶瓷B（12），所述定子B包括驱动杆B（14）、柔性机构B（10）和柔性机构C（16），所述柔性机构B（10）和所述柔性机构C（16）分别连接于所述驱动杆B（14）的两端，所述压电陶瓷B（12）安装在所述柔性机构B（10）的安装槽内，所述柔性机构C（16）的安装槽内不安装压电陶瓷；所述动
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转子（2）安装于所述驱动杆A（3）和所述驱动杆B（14）共同组成的导轨上，所述动
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转子（2）外侧面与所述驱动杆A（3）和所述驱动杆B（14）摩擦接触。2.根据权利要求1所述的一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器，其特征在于，所述驱动杆A（3）和所述驱动杆B（14）为圆形杆，所述动
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转子（2）的外侧面为半圆形槽。3.根据权利要求2所述的一种基于惯性驱动的直线
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旋转两自由度压电执行器，其特征在于，所述定子A还包括紧固螺栓A（4）和紧固螺栓D（18），所述驱动杆A（3）一端通过所述紧固螺栓A（4）与柔性机构A（8）固定连接，所述驱动杆A（3）另一端通过所述紧固螺栓D（18）与柔性机构D（17）固定连接；所述定子B还包括紧固螺栓B...

【专利技术属性】
技术研发人员：王书鹏，周士辉，刘欣，常通，张晓龙，武智，张志辉，任露泉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：