【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压电驱动领域，尤其涉及一种基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台及其方法。
技术介绍
1、在机械加工和测量等领域，现有的精密直线运动平台主要由步进电机进行驱动，通过丝杆和滚珠导轨来传递运动。在高精度要求的直线运动平台设计中，需要不断提升丝杠的加工精度，或者额外在步进电机与丝杠之间增加减速器装置，这样增加了精密直线运动平台的加工要求以及装配复杂度。压电作动器是一种基于逆压电效应的驱动器，具有精度高、结构简单和易于实现结构功能一体化设计等优势，本专利技术采用外螺纹压电作动器作为精密直线运动平台的驱动器，能够直接对直线平台实现驱动，在增加直线运动平台定位精度的同时降低了系统复杂度。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台及其方法。
2、本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台，包含壳体、金属基座、第一至第四压电陶瓷片、驱动螺母、滚动轴承、直线轴承、导向杆和连接座；
4、所述壳体为上端开口的空心腔体，其侧面设有用于固定金属基体的第一至第二安装孔、以及用于固定导向杆的第三至第四安装孔；
5、所述金属基体呈圆柱状，沿轴线设有横截面为方形的通孔，外壁中部设有外螺纹；金属基体的内壁包含依次首尾相连的第一至第四侧壁；金属基体的外壁包含依次相连的第一连接部、螺纹部、第二连接部，其中，第一连接部、
6、所述第一至第四压电陶瓷片结构相同，一一对应设置在所述第一至第四侧壁上，均沿厚度方向极化，其中，第一、第三压电陶瓷片对称设置且极化方向相同，第二、第四压电陶瓷片对称设置且极化方向相同；
7、所述驱动螺母套在所述金属基体上，和金属基体上的外螺纹螺纹相连；
8、所述金属基体设置在所述壳体内，第一连接部在其振动节点处和第一安装孔固连，第二连接部在其振动节点处和第二安装孔固连；
9、所述导向杆设置在所述金属基体内，和所述金属基体平行，两端分别和第三安装孔、第四安装孔固连；
10、所述连接座上设有用于安装所述直线轴承的第五安装孔和用于安装所述滚动轴承的第六安装孔；
11、所述直线轴承和所述连接座在其第五安装孔处固连，套在导向杆外和导向杆相配合使得连接座能够沿导向杆自由滑动；
12、所述滚动轴承的外圈和所述连接座在其第六安装孔处固连，内圈和所述驱动螺母同轴固连；
13、所述连接座用于和外界待驱动平台固连。
14、作为本专利技术基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台进一步的优化方案，所述金属基体和驱动螺母采用钛合金、铝合金、弹簧钢、黄铜中的任意一种制成。
15、作为本专利技术基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台进一步的优化方案，所述第一至第四压电陶瓷片通过环氧树脂胶一一对应粘胶在所述第一至第四侧壁上。
16、作为本专利技术基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台进一步的优化方案，所述导向杆采用导向螺栓和固定螺母替代；
17、所述导向螺栓包含螺帽和螺杆，其中，所述螺杆包含依次相连的螺纹部和导向部，所述螺纹部上设有用于和所述固定螺纹相配的外螺纹；所述导向部为光杆，一端和所述螺纹部同轴固连，另一端和所述螺帽固连；
18、所述螺纹部依次穿过第三安装孔、第四安装孔后和所述固定螺母螺纹相连；所述螺帽、固定螺母均位于壳体外，将导向部固定在壳体内；所述导向部和所述直线轴承的内圈固连。
19、本专利技术还公开了一种该基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台的工作方法，包含以下步骤：
20、若需要控制外界待驱动平台正向平移：
21、对第一、第三压电陶瓷片施加第一信号，对第二、第四压电陶瓷片施加第二信号，第一、第二信号为相位差为π/2的正弦电压信号，使得金属基体螺纹上质点进行高频微幅振动，进而通过摩擦作用使得驱动螺母旋转；连接座在驱动螺母的带动下沿着导向杆正向运动，进而带动待驱动平台正向平移；
22、如果需要控制外界待驱动平台反向平移，调节第一、第二信号的相位差为-π/2即可。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
23、1. 本专利技术利用外螺纹压电作动器直接驱动，代替了传统精密直线运动平台的步进电机、减速器以及丝杠，大大减少了了装置装配部件，有效降低了结构复杂度，实现了结构功能一体化设计；
24、2.能够实现高精度定位以及跨尺度定位，能够实现宏微复合运动，装置应用场景更广泛、适用性更强。
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1.基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台，其特征在于，包含壳体、金属基座、第一至第四压电陶瓷片、驱动螺母、滚动轴承、直线轴承、导向杆和连接座；
2.根据权利要求1所述基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台，其特征在于，所述金属基体和驱动螺母采用钛合金、铝合金、弹簧钢、黄铜中的任意一种制成。
3.根据权利要求1所述的压电驱动的光学系统调焦装置，其特征在于，所述第一至第四压电陶瓷片通过环氧树脂胶一一对应粘胶在所述第一至第四侧壁上。
4.根据权利要求1所述的压电驱动的光学系统调焦装置，其特征在于，所述导向杆采用导向螺栓和固定螺母替代；
5.基于权利要求1所述基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台的工作方法，其特征在于，包含以下步骤：
【技术特征摘要】
1.基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台，其特征在于，包含壳体、金属基座、第一至第四压电陶瓷片、驱动螺母、滚动轴承、直线轴承、导向杆和连接座；
2.根据权利要求1所述基于外螺纹压电作动器驱动的精密直线运动平台，其特征在于，所述金属基体和驱动螺母采用钛合金、铝合金、弹簧钢、黄铜中的任意一种制成。
3.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，贾博韬，王瑞君，安海涛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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