利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及非接觸驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]非接觸驅(qū)動(dòng)可以避免物體的表面力對(duì)操作過(guò)程的干擾，適用于微操作和精密制造技術(shù)環(huán)節(jié)；可以避免摩擦產(chǎn)生的粘滑運(yùn)動(dòng)，從而提高分辨率和運(yùn)動(dòng)精度；可以對(duì)不適于機(jī)械接觸夾持的部件進(jìn)行操作，比如易碎物，易變形的物體；可適用于表面敏感性物體以及表面具有微結(jié)構(gòu)等物體的操縱，從而避免了對(duì)具有表面敏感特性器件的擦傷或出現(xiàn)劃痕；避免末端執(zhí)行器帶來(lái)的污染；沒(méi)有摩擦和損耗，不會(huì)產(chǎn)生顆粒和灰塵污染環(huán)境，適用于潔凈的工作環(huán)境；避免互相接觸帶來(lái)的噪聲。
[0003]當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)非接觸驅(qū)動(dòng)的物理方法有很多，非接觸驅(qū)動(dòng)的發(fā)展極為迅速，如磁懸浮驅(qū)動(dòng)、靜電懸浮驅(qū)動(dòng)、光懸浮驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)懸浮驅(qū)動(dòng)、聲懸浮驅(qū)動(dòng)等。以上的這些方法，實(shí)現(xiàn)非接觸驅(qū)動(dòng)目前主要是利用單一的物理方法實(shí)現(xiàn)，大多消耗能量較多，支撐力大小不易調(diào)節(jié)，且使用環(huán)境較苛刻。
[0004]國(guó)內(nèi)目前也有一系列的關(guān)于非接觸驅(qū)動(dòng)的專利，如中國(guó)實(shí)用新型ZL200920011045.3的說(shuō)明書(shū)中提出了一種磁結(jié)合直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，該實(shí)用新型采用在外管內(nèi)、外分別安裝磁塊來(lái)實(shí)現(xiàn)之間的相互傳動(dòng)；還有一篇中國(guó)實(shí)用新型專利ZL201010252273.7的說(shuō)明書(shū)中提出了一種用于加速器中法拉第筒的非接觸驅(qū)動(dòng)方法，該實(shí)用新型專利通過(guò)外部的磁環(huán)快速的帶動(dòng)磁柱上下運(yùn)動(dòng)，得到了用于加速器中法拉第筒等快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的非接觸驅(qū)動(dòng)方法。但是目前公開(kāi)的以上專利文獻(xiàn)和文章，均只適用于單一條件下固定對(duì)象的非接觸驅(qū)動(dòng)，耗能比較高且不易于控制，磁極之間的面面耦合也容易出現(xiàn)脫耦現(xiàn)象。
[0005]本實(shí)用新型所述的一種利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種低功耗、操作簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，適用范圍廣和響應(yīng)快速的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置，包括非接觸驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，傳感器系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)；所述位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上設(shè)置非接觸驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，非接觸驅(qū)動(dòng)構(gòu)件之間設(shè)置傳感器系統(tǒng)；所述非接觸驅(qū)動(dòng)構(gòu)件和傳感器系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)信號(hào)連接。
[0008]作為本實(shí)用新型所述的利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置的改進(jìn):所述位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括工字形支架和懸浮體；所述非接觸驅(qū)動(dòng)構(gòu)件包括發(fā)力端和受力端；所述工字形支架的上橫梁上、下側(cè)面的左、右側(cè)分別設(shè)置受力端；所述工字形支架豎梁頂端設(shè)置發(fā)力端；相對(duì)于上橫梁的受力端和豎梁頂端的發(fā)力端，在懸浮體上相對(duì)位置分別設(shè)置發(fā)力端和受力端。
[0009]作為本實(shí)用新型所述的利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述上橫梁上、下側(cè)面的受力端一一對(duì)應(yīng)；所述上橫梁左、右端的受力端均為水平布置；所述豎梁頂端的發(fā)力端設(shè)置為水平方向呈45度角傾斜向上；所述受力端和與其一一對(duì)應(yīng)的發(fā)力端均設(shè)置為相互平行。
[0010]作為本實(shí)用新型所述的利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述豎梁頂端的發(fā)力端縱向陣列布置；所述豎梁頂端的發(fā)力端的數(shù)量至少為兩個(gè)；所述工字形支架的上橫梁上、下側(cè)面的左、右側(cè)受力端長(zhǎng)度與與其對(duì)應(yīng)的發(fā)力端長(zhǎng)度比與豎梁頂端發(fā)力端與受力端的數(shù)量比成正比。
[0011]作為本實(shí)用新型所述的利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述發(fā)力端包括相互平行的超磁致伸縮薄片和永磁鐵；所述超磁致伸縮薄片和永磁鐵的左、右兩端均通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊；所述超磁致伸縮薄片的正、反兩面分別設(shè)置有壓電陶瓷薄片；所述超磁致伸縮薄片易極化軸與壓電陶瓷薄片的伸縮方向相一致；所述正、反兩面的壓電陶瓷薄片上分別設(shè)置有電極。
[0012]作為本實(shí)用新型所述的利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述控制系統(tǒng)包括信號(hào)放大器、信號(hào)綜合分析控制器、計(jì)算機(jī)、信號(hào)發(fā)生器、功率放大器以及驅(qū)動(dòng)電源；所述傳感器系統(tǒng)經(jīng)信號(hào)放大器依次與信號(hào)綜合分析控制器和計(jì)算機(jī)相連接，所述計(jì)算機(jī)依次通過(guò)信號(hào)發(fā)生器、功率放大器與電極相連接；所述傳感器系統(tǒng)包括上橫梁上、下側(cè)面左、右側(cè)的受力端與相應(yīng)發(fā)力端之間與豎梁頂端的發(fā)力端與對(duì)應(yīng)的受力端之間設(shè)置的位移傳感器；所述驅(qū)動(dòng)電源提供電源。
[0013]利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)方法:所述上橫梁上側(cè)面的受力端對(duì)應(yīng)于懸浮體的發(fā)力端施加向下的拉力F4,所述上橫梁下側(cè)面的受力端對(duì)應(yīng)于懸浮體的另外發(fā)力端施加向上的拉力F5;通過(guò)對(duì)應(yīng)的電極調(diào)整，使得F4=F5+G ;所述G為懸浮體產(chǎn)生的垂直向下重力；所述豎梁頂端的發(fā)力端產(chǎn)生垂直于45度斜面的推力F，該推力F在45度斜面上分解為向下的拉力F2和水平的拉力F 1;通過(guò)調(diào)節(jié)向下的拉力F 4，使得此時(shí)F4= F2+F5+G ;此時(shí)，由水平的拉力匕驅(qū)動(dòng)懸浮體水平位移。
[0014]作為本實(shí)用新型所述的利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)方法的改進(jìn):所述拉力F4、拉力F5、推力F的施加步驟如下:所述夾緊機(jī)構(gòu)、磁致伸縮薄片、永磁鐵之間形成回路a ;所述夾緊機(jī)構(gòu)、永磁鐵、氣隙、受力端之間形成回路b ;通過(guò)改變回路a的磁通量大小，改變回路b的磁通量大小，繼而使得氣隙的大小發(fā)生變化；所述氣隙為夾緊機(jī)構(gòu)與受力端之間形成的空間。
[0015]作為本實(shí)用新型所述的利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述回路a的磁通量大小通過(guò)如下的方法改變；通過(guò)電極輸入電壓，壓電陶瓷薄片形變，帶動(dòng)超磁致伸縮薄片產(chǎn)生應(yīng)力，繼而使得超磁致伸縮薄片的磁化強(qiáng)度發(fā)生改變。
[0016]作為本實(shí)用新型所述的利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)方法的進(jìn)一步改進(jìn):水平的拉力F1帶動(dòng)懸浮體水平位移，受力端向預(yù)定方向發(fā)生位移，當(dāng)受力端與第二塊發(fā)力端有相對(duì)面積接觸時(shí)，第二塊發(fā)力端通電，對(duì)受力端發(fā)生作用，第一塊發(fā)力端斷電。
[0017]本實(shí)用新型適用于非接觸驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用研究，尤其是基于超磁致伸縮材料與壓電陶瓷材料相耦合的非接觸驅(qū)動(dòng)。它具有操作簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，適用范圍廣，可以根據(jù)需要測(cè)量不同大小的輸出力對(duì)位移的作用影響，可靈活應(yīng)用于不同尺寸的懸浮構(gòu)件，從而達(dá)到非接觸驅(qū)動(dòng)和裝配的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]圖1是本實(shí)用新型的主要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是圖1中非接觸驅(qū)動(dòng)構(gòu)件I的主要結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1、圖1?圖2給出了一種利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置及方法。
[0022]該利用功能材料復(fù)合作用的非接觸驅(qū)動(dòng)裝置包括非接觸驅(qū)動(dòng)構(gòu)件1，位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2，傳感器系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。
[0023]控制系統(tǒng)包括信號(hào)放大器、信號(hào)綜合分析控制器、計(jì)算機(jī)、信號(hào)發(fā)生器、功率放大器以及驅(qū)動(dòng)電源；計(jì)算機(jī)分別與信號(hào)綜合分析控制器、信號(hào)發(fā)生器相連接，信號(hào)放大器與信號(hào)綜合分析控制器相連接，信號(hào)發(fā)生器與功率放大器相連接。而驅(qū)動(dòng)電源提供所有的電源。傳感器系統(tǒng)為位移傳感器，該位移傳感器提供位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2的移動(dòng)數(shù)據(jù)；該位移傳感器與信號(hào)放大器相連接，并通過(guò)信號(hào)綜合分析控制器進(jìn)行信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行最終的數(shù)據(jù)處理，而處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并通過(guò)信號(hào)放大器與非接觸驅(qū)動(dòng)構(gòu)件I進(jìn)行信號(hào)的傳遞，而使用過(guò)程中的電源由驅(qū)動(dòng)電源提供。
[0024]本實(shí)用新型中，其位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2包括工字形支架21和懸浮體22 ;非接觸驅(qū)動(dòng)構(gòu)件I包括發(fā)力端11和受力端12。
[0025]該發(fā)力端11包括相互平行的超磁致伸縮薄片111和永磁鐵112 ;該超磁致伸縮薄片111和永磁鐵112的左、右兩端均通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)113夾緊(夾緊機(jī)構(gòu)113分為左部跟右部，通過(guò)左部跟右部分別將超磁致伸縮薄片111和永磁鐵112夾緊，而從而在超磁致伸縮薄片111左部、永磁鐵112和右部之間形成磁通回路)；而該超磁致伸縮薄片111的上、下兩面分別設(shè)置有壓電陶瓷薄片114，超磁致伸縮薄片111易極化軸與壓電陶瓷薄片114的伸縮方向按一定要求粘合成一體，壓電陶瓷薄片114通電時(shí)使超磁致伸縮薄片111產(chǎn)生應(yīng)力，將導(dǎo)致超磁致伸縮薄片111內(nèi)的磁化強(qiáng)度發(fā)生改變(逆磁致效應(yīng))。該正、反兩面的壓電陶瓷薄片114上分別設(shè)置有電極115，該電極115與驅(qū)動(dòng)電源連接，通過(guò)信號(hào)放大器導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的電壓進(jìn)行控制。
[0026]而在工字形支架21上，其上橫梁211上、下面上、下側(cè)面分別設(shè)置受力端12(如圖2所示，分別為其上的作用點(diǎn)I 31、作用點(diǎn)II 32、作用點(diǎn)III33、作用點(diǎn)IV 34設(shè)置受力端12);工字形支架21豎梁212頂端設(shè)置發(fā)力端11 (如圖1所示，為其上的作用點(diǎn)V 35設(shè)置發(fā)力端1