本发明专利技术涉及一种适用于低速平稳运行的压电陶瓷直线马达，是对运动执行结构的改进。其连接关系为：前压电陶瓷微位移驱动器与后压电陶瓷微位移驱动器通过输出支点连接；前压电陶瓷微位移驱动器的另一端连接前支点，后压电陶瓷微位移驱动器的另一端连接后支点；其中，前支点与后支点的连接关系为：压电陶瓷微位移驱动器上下各与一个陶瓷端部相连接；本发明专利技术模仿人汲水的运动过程，通过前后两个支点将两个压电陶瓷微位移驱动器的运动进行叠加，使整个压电陶瓷直线马达保留了压电陶瓷微位移驱动器的高运动分辨率、可超低速运行的优点，同时扩展了其运动范围，使其运动范围只受U型导轨的长度尺寸的限制；则本发明专利技术能够实现大范围的低速平稳运行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于低速平稳运行的压电陶瓷直线马达，是对运动执行结构的改进。
技术介绍
在精密测量
，经常需要对被测物体进行超低速大范围扫描测量，目前常用的驱动方式是旋转电机附加滚珠丝杠的方式，这种方式运行范围大，驱动力强，但在低速运行时电机容易出现爬行现象，运行速度不稳定，而且丝杠的空程和螺纹的制造误差也影响低速运行时的稳定性和可靠性，当要求速度达到微米每秒时，实际运行效果很不理想。还有的采用层叠式压电陶瓷驱动器进行低速小范围扫描，这种方式的运行速度取决于驱动电压的变化，可以实现低速平稳，但其运动范围受压电陶瓷本身特性的限制，一般只有几十个微米，无法对大型工件进行扫描。目前比较实用的低速大范围扫描一般采用上述两者的结合，即使用丝杠方式实现大范围运动，使用压电陶瓷实现小范围扫描，这样虽然能实现大范围的精密运动及定位，但是当需要全程低速扫描时，却由于两者之间的配合问题而无法实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了实现大范围的低速平稳运行的问题，而提出了一种适用于低速平稳运行的压电陶瓷直线马达。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。本专利技术的一种适用于低速平稳运行的压电陶瓷直线马达，包括:U型导轨、前支点、前压电陶瓷微位移驱动器、输出支点、后压电陶瓷微位移驱动器、后支点及相应的运动控制器；前支点与后支点均由压电陶瓷微位移驱动器、陶瓷端部组成。其连接关系为:前压电陶瓷微位移驱动器与后压电陶瓷微位移驱动器通过输出支点连接；前压电陶瓷微位移驱动器的另一端连接前支点，后压电陶瓷微位移驱动器的另一端连接后支点；前压电陶瓷微位移驱动器与后压电陶瓷微位移驱动器的伸缩方向在一条直线上，且与U型导轨的方向一致；两者的配合运动实现了输出支点的低速高精度连续运动。其中，前支点与后支点的连接关系为:压电陶瓷微位移驱动器上下各与一个陶瓷端部相连接；前支点、后支点的作用是将驱动机构固定在U形导轨的内壁上，就像人汲水时的两只手，而U型导轨相当于手中的绳子。支点上的压电陶瓷微位移驱动器相当于控制手握紧和松开的肌肉，能够控制支点与U型导轨的固定与脱离，类似于手对绳子的抓紧与松开动作。其工作过程为:通过协调前支点、后支点的支撑与放松动作，以及前压电陶瓷微位移驱动器、后压电陶瓷微位移驱动器的伸缩动作，推动输出支点实现大运动范围内的纳米级精密直线运动与定位。其中，前支点、后支点在运动控制器控制下能够伸缩，伸缩方向与U型导轨方向垂直；伸长时可以牢固支撑住U形导轨的内壁，从而固定住压电陶瓷直线马达，缩短时支点与U形导轨内壁脱离。前压电陶瓷微位移驱动器后压电陶瓷微位移驱动器的作用是推动输出支点的运动；就像人控制手臂的肌肉，当其伸缩或舒张时，将带动U型导轨运动，或推动输出支点运动，取决于U型导轨和输出支点哪一个被固定。本专利技术中采用前压电陶瓷微位移驱动器、后压电陶瓷微位移驱动器两个压电陶瓷微位移驱动器作为驱动元件，这样做的目的是要实现输出支点的连续平稳运行；输出支点由其中一个驱动器驱动，而另一个为下一步做准备，两者交替工作，可以将两个压电陶瓷微位移驱动器的运动平稳连接起来，总体输出结果不出现顿挫。在低速精密直线运动过程中，要求驱动元件的发热尽量小，以减小由于驱动部件热胀冷缩造成的偏差，在本专利技术中，运动元件及固定元件均采用压电陶瓷微位移驱动器，这种驱动器运动范围很小，但驱动力很大，而且在运行时发热很小，定位时几乎不发热。在系统断电时，所有压电陶瓷微位移驱动元件均处于收缩状态，即前支点与后支点处于收缩状态，这时U形导轨没有被锁定，可以自由滑动，便于手动调节工作位置。压电陶瓷微位移驱动器的特点是:有微米级的运动行程和纳米级的运动分辨率。本专利技术中的前压电陶瓷微位移驱动器、后压电陶瓷微位移驱动器类似人控制手臂的肌肉，使输出支点能够在小范围内前后运动。而前支点、后支点(6)的作用就像人的两只手，通过两手的交替抓紧与放松将手臂的小范围运动进行叠加，实现大范围运动。有益效果1.一种适用于低速平稳运行的压电陶瓷直线马达，模仿人汲水的运动过程，通过前后两个支点将两个压电陶瓷微位移驱动器的运动进行叠加，使整个压电陶瓷直线马达保留了压电陶瓷微位移驱动器的高运动分辨率、可超低速运行的优点，同时扩展了其运动范围，使其运动范围只受U型导轨的长度尺寸的限制；则本专利技术能够实现大范围的低速平稳运行，特别适用于需要进行一维大范围超低速扫描运动的应用场合。2.前后支点采用压电陶瓷结构，有利于提高前后支点与U型导轨的正压力，从而提高前后支点与导轨的摩擦力，进而提高压电陶瓷直线马达的输出力。附图说明图1是一种适用于低速平稳运行的压电陶瓷直线马达结构示意图；图2是支点结构示意图；图3是支点与U型导轨关系示意图；图4是实施例中U型导轨固定，输出支点运动时的运动过程步骤I ;图5是实施例中U型导轨固定，输出支点运动时的运动过程步骤2 ；图6是实施例中输出支点固定，U型导轨运动时的运动过程步骤I ;图7是实施例中输出支点固定，U型导轨运动时的运动过程步骤2 ；其中，1-U型导轨，2-前支点，3-前压电陶瓷微位移驱动器，4-输出支点，5-后压电陶瓷微位移驱动器，6-后支点、7-压电陶瓷微位移驱动器、8-陶瓷端部。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1本专利技术的一种适用于低速平稳运行的压电陶瓷直线马达，包括:U型导轨1，前支点2，前压电陶瓷微位移驱动器3，输出支点4，后压电陶瓷微位移驱动器5，后支点6及相应的运动控制器，如图1所示。前支点2与后支点6均由压电陶瓷微位移驱动器7、陶瓷端部8组成,如图2所示。所述前压电陶瓷微位移驱动器3和后压电陶瓷微位移驱动器5采用大小为5mmX 5mmX 20mm、行程为20 μ m、驱动力为1000N的压电陶瓷微位移驱动器。所述前支点2、后支点6采用5mmX 5mmX 20mm、行程为20 μ m的压电陶瓷微位移驱动元件，陶瓷端部8采用直径5mm的半圆头，前支点2、后支点6在断电时长度30mm，通电时长度 30.02mm。所述U型导轨I由陶瓷材料制成，其内壁宽度为30.01_，略大于前支点2、后支点6处于断电状态时的长度，而略小于前支点2、后支点6处于通电状态的长度。一种适用于低速平稳运行的压电陶瓷直线马达，其连接关系为:前压电陶瓷微位移驱动器3与后压电陶瓷微位移驱动器5通过输出支点4连接，两者分别位于输出支点的两侧，三者排列成一条直线；前压电陶瓷微位移驱动器3的另一端连接前支点2，后压电陶瓷微位移驱动器5的另一端连接后支点6 ;前压电陶瓷微位移驱动器3与后压电陶瓷微位移驱动器5的伸缩方向在一条直线上，且与U型导轨I的方向一致；两者的配合运动实现了输出支点4的低速高精度连续运动。前支点2、后支点6支撑在U型导轨I的内壁上，如图3所示；压电陶瓷微位移驱动器7的伸缩方向与U型导轨I方向垂直。当压电陶瓷微位移驱动器7伸长时，半圆形陶瓷端部8将压入U型导轨I内壁，由于摩擦力作用，支点被牢固固定在U型导轨I上；当压电陶瓷微位移驱动器7收缩时，半圆形陶瓷端部8与U型导轨I内壁脱离，前支点2、后支点6可以在前压电陶瓷微位移驱动元件3、后压电陶瓷微位移驱动元件5作用下自由运动。压电陶瓷微位移驱动器7的作用是推动两端的半圆形陶瓷端部8。采用压电陶瓷微位移本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于低速平稳运行的压电陶瓷直线马达，其特征在于：包括：U型导轨(1)，前支点(2)，前压电陶瓷微位移驱动器(3)，输出支点(4)，后压电陶瓷微位移驱动器(5)，后支点(6)及相应的运动控制器；前支点(2)与后支点(6)均由压电陶瓷微位移驱动器(7)、陶瓷端部(8)组成；其连接关系为：前压电陶瓷微位移驱动器(3)与后压电陶瓷微位移驱动器(5)通过输出支点(4)连接；前压电陶瓷微位移驱动器(3)的另一端连接前支点(2)，后压电陶瓷微位移驱动器(5)的另一端连接后支点(6)；前压电陶瓷微位移驱动器(3)与后压电陶瓷微位移驱动器(5)的伸缩方向在一条直线上，且与U型导轨(1)的方向一致；前支点(2)与后支点(6)的连接关系为：压电陶瓷微位移驱动器(7)上下各与一个陶瓷端部(8)相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李华丰，朱振宇，王霁，李强，兰一兵，张丽娟，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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