專利名稱：偏置支撐懸臂式壓電慣性沖擊精密驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型壓電慣性沖擊精密驅(qū)動器，屬于微機械電子工程研究領(lǐng)域，涉及到一種采用壓電元件偏置支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生慣性沖擊力致動的精密驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
近些年來，在光電產(chǎn)品裝配、精密器件微制造和表面原子級測量等領(lǐng)域，以壓電元件為核心的高精度定位驅(qū)動器得到廣泛應(yīng)用。其中，利用壓電元件動態(tài)特性的慣性沖擊式驅(qū)動器(IDM)在精密驅(qū)動領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展為一項獨特的驅(qū)動形式。壓電慣性沖擊式驅(qū)動器具有壓電機構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，響應(yīng)特性好，無電磁干擾，易于控制等特點，適合于高分辨率、大行程的工作場合，作為微小機械、精密機械的驅(qū)動裝置，在國內(nèi)外受到有關(guān)研究人員的關(guān)注。
隨著壓電慣性式精密驅(qū)動器的廣泛研究，也形成了多個分支，包括慣性沖擊式和慣性摩擦式等，但其基本原理是一致的，可以統(tǒng)一定義為以鋸齒波等非對稱電信號激勵，利用壓電元件形成慣性力并和接觸面之間的摩擦力相配合，來形成連續(xù)的相對微位移。
綜上所述，目前研究的壓電慣性式精密驅(qū)動器都是利用非對稱波形如鋸齒波產(chǎn)生不同的沖擊力來實現(xiàn)運動的。由于非對稱波形產(chǎn)生電路比較復(fù)雜，增加了驅(qū)動器系統(tǒng)的成本。因而提出采用偏置支撐結(jié)構(gòu)，利用對稱波電信號驅(qū)動的新型驅(qū)動形式，目前國內(nèi)外尚未見到相關(guān)報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種偏置支撐懸臂式壓電慣性沖擊精密驅(qū)動器，以解決目前壓電慣性式精密驅(qū)動器控制系統(tǒng)電路復(fù)雜，成本高的問題。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是金屬基板2分別和四片壓電晶片3連接形成壓電雙晶片，金屬基板2的兩端通過螺釘5分別固連沖擊質(zhì)量塊4，偏置夾持裝置1與金屬基板2中間固連，并與主質(zhì)量塊6相連接。
本發(fā)明一種實施方式是偏置夾持裝置1的結(jié)構(gòu)是，寬度不相等的壓板一101和壓板二103通過螺釘102將金屬基板2夾持連接、并與主質(zhì)量塊6相連接。
本發(fā)明另一種實施方式是偏置夾持裝置1的結(jié)構(gòu)是，寬度相等的壓板三101’與壓板四103’通過螺釘102’將金屬基板2錯位夾持連接、并與主質(zhì)量塊6相連接。
本發(fā)明以壓電元件偏置支撐的結(jié)構(gòu)形式來構(gòu)建壓電慣性沖擊精密驅(qū)動器，該非線性結(jié)構(gòu)形式的驅(qū)動器在正弦波等對稱波形驅(qū)動電信號電壓激勵下，壓電雙晶片帶動自由端沖擊質(zhì)量塊往復(fù)擺動，由于壓電雙晶片的固定端為偏置支撐，因此產(chǎn)生雙向不同的慣性沖擊力，隨著驅(qū)動電信號的連續(xù)作用，驅(qū)動器就會產(chǎn)生連續(xù)的單向位移。
本發(fā)明具備的優(yōu)點是打破了傳統(tǒng)壓電慣性沖擊精密驅(qū)動器必須采用非對稱波形電信號驅(qū)動的機理，簡化了驅(qū)動信號產(chǎn)生系統(tǒng)，控制方便。并且該機構(gòu)還具有行程大，結(jié)構(gòu)簡單，成本低的特點。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明直線精密驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)精密驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
實施例1參見圖1金屬基板2分別和四片壓電晶片3連接形成壓電雙晶片，金屬基板2的兩端通過螺釘5分別固連沖擊質(zhì)量塊4，偏置夾持裝置1與金屬基板2中間固連，該偏置夾持裝置下部固定連接主質(zhì)量塊6。
附圖2是偏置支撐懸臂式壓電慣性沖擊直線精密驅(qū)動器，壓電晶片3用粘結(jié)劑粘貼在金屬基板2上，用螺釘5將沖擊質(zhì)量塊4固定在金屬基板2的兩端，組成了對稱布置的壓電振子。用螺釘102通過壓板一101、金屬基板2和壓板二103固連起來，且壓板一101的寬度小于壓板二103的寬度，因此就形成了壓電振子的偏置支撐。在施加對稱激勵電信號時，壓電振子在振動過程中，由于偏置支撐就會產(chǎn)生雙向不同的沖擊力，實現(xiàn)了驅(qū)動器的單向直線運動。
實施例2附圖3是偏置支撐懸臂式壓電慣性沖擊旋轉(zhuǎn)精密驅(qū)動器，由主質(zhì)量塊6、壓板三101’和壓板四103’、壓電晶片3、金屬基板2、沖擊質(zhì)量塊4等組成。壓電晶片3用粘結(jié)劑粘貼在金屬基板2上，用螺釘5將沖擊質(zhì)量塊4固定在金屬基板2的兩端，組成了對稱布置的壓電振子。用螺釘102’通過壓板三101’、金屬基板2和壓板四103’固連起來，且壓板101’和壓板103’的寬度相等但錯位連接，因此就形成了壓電振子的偏置支撐。在施加對稱激勵電信號時，壓電振子在振動過程中，由于偏置支撐就會產(chǎn)生雙向不同的沖擊力矩，實現(xiàn)了驅(qū)動器的單向旋轉(zhuǎn)運動。
權(quán)利要求
1.一種偏置支撐懸臂式壓電慣性沖擊精密驅(qū)動器，金屬基板(2)分別和四片壓電晶片(3)連接形成壓電雙晶片，金屬基板(2)的兩端通過螺釘(5)分別固連沖擊質(zhì)量塊(4)，其特征在于偏置夾持裝置(1)與金屬基板(2)中間固連，并與主質(zhì)量塊(6)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏置支撐懸臂式壓電慣性沖擊精密驅(qū)動器，其特征在于偏置夾持裝置(1)的結(jié)構(gòu)是，寬度不相等的壓板一(101)和壓板二(103)通過螺釘(102)將金屬基板(2)夾持連接、并與主質(zhì)量塊(6)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏置支撐懸臂式壓電慣性沖擊精密驅(qū)動器，其特征在于偏置夾持裝置(1)的結(jié)構(gòu)是，寬度相等的壓板三(101’)與壓板四(103’)通過螺釘(102’)將金屬基板(2)錯位夾持連接、并與主質(zhì)量塊(6)相連接。
全文摘要
本發(fā)明是涉及一種偏置支撐懸臂式壓電慣性沖擊精密驅(qū)動器，基于偏置支撐運動機理可以設(shè)計單自由度和多自由度的精密驅(qū)動器。金屬基板分別和四片壓電晶片連接形成壓電雙晶片，金屬基板的兩端通過螺釘分別固連沖擊質(zhì)量塊，偏置夾持裝置與金屬基板中間固連，該偏置夾持裝置下部固定連接主質(zhì)量塊。驅(qū)動元件采用偏置支撐的懸臂式壓電雙晶片振子，利用對稱波形的驅(qū)動電信號驅(qū)動壓電元件快速變形，產(chǎn)生周期性雙向不同的慣性沖擊力，形成定向運動的精密驅(qū)動器。本發(fā)明的特點是利用易于產(chǎn)生的對稱波電信號對偏置支撐懸臂式壓電慣性沖擊精密驅(qū)動器進(jìn)行激勵，產(chǎn)生雙向不同的沖擊力或力矩使驅(qū)動器形成定向運動。
文檔編號H02N2/04GK101068100SQ20071005571
公開日2007年11月7日 申請日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者曾平, 張宏壯, 程光明, 華順明, 李曉韜, 溫建明, 楊寶巖, 繆國, 毛艷清 申請人:吉林大學(xué)