一種摩擦力可調(diào)式非對稱旋轉(zhuǎn)慣性壓電驅(qū)動器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種摩擦力可調(diào)式非對稱旋轉(zhuǎn)慣性壓電驅(qū)動器，屬于精密驅(qū)動技術。它是由質(zhì)量塊、壓電雙晶片、夾持塊、輸出軸、緊定螺釘、套筒、軸、連桿、旋緊螺釘、軸承、定位塊、底座等組成，其中輸出軸上分別連接非對稱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和摩擦力調(diào)節(jié)裝置，由質(zhì)量塊、壓電雙晶片和夾持塊組成精密驅(qū)動單元。本實用新型基于非對稱慣性沖擊原理，解決了裝置摩擦力不可控的問題，通過調(diào)節(jié)摩擦力的大小來解決非對稱慣性壓電驅(qū)動器的回退問題，實現(xiàn)運動平穩(wěn)、定位精度高的驅(qū)動定位目標。
【專利說明】
一種摩擦力可調(diào)式非對稱旋轉(zhuǎn)慣性壓電驅(qū)動器
技術領域
[0001]本實用新型屬于精密驅(qū)動技術領域，涉及一種驅(qū)動定位裝置，具體涉及一種摩擦力可調(diào)式非對稱旋轉(zhuǎn)慣性壓電驅(qū)動器。
【背景技術】
[0002]非對稱旋轉(zhuǎn)慣性壓電驅(qū)動器是慣性壓電驅(qū)動器的一個重要分支，其工作原理是在慣性和摩擦的作用下通過逆壓電效應使電能轉(zhuǎn)化為機械能的轉(zhuǎn)換裝置。慣性壓電驅(qū)動器具有結(jié)構(gòu)簡單、工作頻帶寬、分辨率高、工作行程大等優(yōu)點，在高精度定位裝置、醫(yī)療機械和機器人系統(tǒng)等領域得到廣泛的應用。但是，在現(xiàn)有的基于非對稱慣性驅(qū)動原理的壓電驅(qū)動器中仍然存在摩擦力變化復雜、回退率大、控制精度低、性能穩(wěn)定性差等問題，在一定程度上阻礙了壓電驅(qū)動器的進一步發(fā)展。
[0003]由于慣性式壓電驅(qū)動器具有較高的運動精度、響應速度快和低速大轉(zhuǎn)矩等優(yōu)勢，受到越來越多的關注。目前，采用壓電雙晶片作為驅(qū)動元件的壓電驅(qū)動器具有輸出位移大的優(yōu)點，但是采用對稱電信號進行激勵的非對稱慣性壓電驅(qū)動器的回退率較大，需要對反向位移的進行控制，通過調(diào)節(jié)摩擦力在反向驅(qū)動力矩和正向驅(qū)動力矩之間，可以便驅(qū)動器實現(xiàn)無回退的定向運動。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的非對稱慣性壓電驅(qū)動器的回退問題，提供一種摩擦力可調(diào)的精密驅(qū)動定位裝置。采用壓電雙晶片作為驅(qū)動元件，由質(zhì)量塊、壓電雙晶片和夾持塊組成精密驅(qū)動單元，精密驅(qū)動單元通過非對稱慣性驅(qū)動原理實現(xiàn)微納米級的旋轉(zhuǎn)運動，由鉸鏈四桿機構(gòu)和螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)做成的摩擦力調(diào)節(jié)裝置用于摩擦力的控制，解決了非對稱慣性壓電驅(qū)動器的驅(qū)動穩(wěn)定性差和回退的問題。
[0005]本實用新型的技術方案是:包括輸出軸、在對稱電信號激勵下非對稱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和摩擦力調(diào)節(jié)裝置;所述的精密驅(qū)動單元通過非對稱慣性驅(qū)動原理實現(xiàn)微納米級的旋轉(zhuǎn)運動，所述的由鉸鏈四桿機構(gòu)和螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)做成的摩擦力調(diào)節(jié)裝置用于摩擦力的控制，所述的非對稱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置通過輸出軸與軸承過盈配合實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)中心的固定，通過旋轉(zhuǎn)螺旋調(diào)節(jié)裝置來改變鉸鏈四桿機構(gòu)形狀，調(diào)節(jié)連桿與輸出軸的摩擦力。
[0006]其中，所述的摩擦力可調(diào)式非對稱旋轉(zhuǎn)慣性壓電驅(qū)動器包括非對稱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和摩擦力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述的非對稱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置由質(zhì)量塊、壓電雙晶片、螺栓、夾持塊、輸出軸、套筒、緊定螺釘組成，質(zhì)量塊通過螺栓連接對稱布置在每個壓電雙晶片的一側(cè)，在壓電雙晶片的另一側(cè)通過螺栓固定在套筒和夾持塊之間，且壓電雙晶片在套筒一側(cè)的夾持深度與夾持塊一側(cè)的夾持深度不同，在套筒兩側(cè)的質(zhì)量塊和壓電雙晶片反對稱布置，套筒與輸出軸通過緊定螺釘連接，所述的摩擦力調(diào)節(jié)裝置由鉸鏈四桿機構(gòu)和螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)組成，鉸鏈四桿機構(gòu)包括連桿、滑塊，螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)包括軸承、螺母、旋緊螺釘和底座，連桿通過滑塊在底座上的十字槽來限定鉸鏈的移動，且四根連桿長度相同，非對稱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置通過輸出軸與軸承過盈配合實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)中心的固定，通過旋轉(zhuǎn)螺旋調(diào)節(jié)裝置來改變鉸鏈四桿機構(gòu)形狀，調(diào)節(jié)連桿與輸出軸的摩擦力。
[0007]本實用新型的優(yōu)點在于，通過鉸鏈四桿機構(gòu)可以實現(xiàn)摩擦力的對稱分布，便于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及對機構(gòu)回退率進行調(diào)節(jié)，從而提高該種旋轉(zhuǎn)式壓電驅(qū)動器的精度和應用性。
【附圖說明】
[0008]圖1是摩擦力可調(diào)式非對稱旋轉(zhuǎn)慣性壓電驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是摩擦力調(diào)節(jié)裝置的俯視圖；
[0010]圖3是壓電驅(qū)動裝置的俯視圖；
[0011 ]圖4是激勵壓電驅(qū)動裝置的信號施加示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合圖1-4給出的實施例對本實用新型的結(jié)構(gòu)及原理作進一步闡述。本實施方式的一種摩擦力可調(diào)式非對稱旋轉(zhuǎn)慣性壓電驅(qū)動器包括質(zhì)量塊1、壓電雙晶片2、夾持塊
7、輸出軸4、套筒5、緊定螺釘6、連桿8、滑塊9、旋緊螺釘12、軸承10、螺母11和底座13。在矩形壓電雙晶片2的一側(cè)用螺栓3固定連接兩個相同的質(zhì)量塊I構(gòu)成壓電雙晶片振子，在矩形壓電雙晶片2的另一側(cè)用螺栓固定在夾持塊7和套筒5中間，夾持端兩側(cè)存在一定的夾持差。套筒5通過緊定螺釘6與軸4相連，軸4與軸承10內(nèi)圈過盈配合，軸承10的外圈與底座13的中心孔過盈配合。底座13的上表面刻有十字槽，鉸鏈四桿機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸7在十字槽內(nèi)移動，如圖2所示。連桿801和連桿802通過滑塊901構(gòu)成鉸鏈，連桿802和連桿803通過滑塊902構(gòu)成鉸鏈，連桿803和連桿804通過滑塊903構(gòu)成鉸鏈，連桿804和連桿801通過滑塊904構(gòu)成鉸鏈，旋緊螺釘12的頂端頂在鉸鏈四桿機構(gòu)的滑塊9上。
[0013]本實用新型的工作方式:將如圖4所示的電壓信號施加到壓電雙晶片2上，壓電雙晶片2在垂直于厚度方向往復振動，套筒5的和夾持塊3的非對稱的機械夾持結(jié)構(gòu)導致壓電雙晶片2的振幅、速度、加速度不同，產(chǎn)生的驅(qū)動力和驅(qū)動力矩也不同。通過調(diào)節(jié)旋緊螺釘，推動滑塊9，使連桿802和804的間隙減小，連桿8與輸出軸4之間的正壓力增大，連桿8與輸出軸4之間的摩擦力增大，調(diào)節(jié)摩擦力矩在驅(qū)動器的向后的驅(qū)動力矩和向前的驅(qū)動力矩之間可以有效的避免回退現(xiàn)象，鉸鏈四桿機構(gòu)和螺旋擰緊機構(gòu)使用有利于提高驅(qū)動器運動的穩(wěn)定性和精度。
【主權(quán)項】
1.一種摩擦力可調(diào)式非對稱旋轉(zhuǎn)慣性壓電驅(qū)動器，包括非對稱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和摩擦力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述的非對稱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置由質(zhì)量塊(I)、壓電雙晶片(2)、螺栓(3)、輸出軸(4)、套筒(5)、緊定螺釘(6)、夾持塊(7)組成，質(zhì)量塊(I)通過螺栓連接對稱布置在每個壓電雙晶片(2)的一側(cè)，在壓電雙晶片的另一側(cè)通過螺栓(3)固定在套筒(5)和夾持塊(7)之間，且壓電雙晶片(2)在套筒(5)—側(cè)的夾持深度與夾持塊(7)另一側(cè)的夾持深度不同，在套筒(5)兩側(cè)的質(zhì)量塊(I)和壓電雙晶片(2)反對稱布置，套筒(5)與輸出軸(4)通過緊定螺釘(6)連接，所述的摩擦力調(diào)節(jié)裝置由鉸鏈四桿機構(gòu)和螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)組成，鉸鏈四桿機構(gòu)包括連桿(8)、滑塊(9)，螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)包括軸承(10)、螺母(11)、旋緊螺釘(12)和底座(13)，連桿(8)通過滑塊(9)在底座(13)上的十字槽來限定鉸鏈的移動，且四根連桿(801、.802、803、804)長度相同，非對稱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置通過輸出軸(4)與軸承(10)過盈配合實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)中心的固定，通過旋轉(zhuǎn)螺旋調(diào)節(jié)裝置來改變鉸鏈四桿機構(gòu)形狀，調(diào)節(jié)連桿(8)與輸出軸(4)的摩擦力。
【文檔編號】H02N2/14GK205584047SQ201520998109
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年11月30日
【發(fā)明人】程光明, 邢春美, 溫建明, 嵇佳, 曾平, 鄭丁斌
【申請人】浙江師范大學