一種變摩擦力非對(duì)稱壓電雙向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種變摩擦力非對(duì)稱壓電雙向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，屬于壓電精密旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，包括底座、軸承、旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)主體及指針。旋轉(zhuǎn)主體中L形夾持塊的固定位置可調(diào)，并且可以旋轉(zhuǎn)一定角度，來實(shí)現(xiàn)變摩擦。旋轉(zhuǎn)主體與旋轉(zhuǎn)軸過盈配合，頂部指針與軸過盈配合，旋轉(zhuǎn)軸通過角接觸球軸承與底板轉(zhuǎn)動(dòng)連接。在周期性對(duì)稱方波激勵(lì)下，非對(duì)稱夾持的壓電雙晶片產(chǎn)生非對(duì)稱慣性沖擊力，由于旋轉(zhuǎn)主體中驅(qū)動(dòng)臂轉(zhuǎn)角的存在，軸承正壓力會(huì)改變，從而旋轉(zhuǎn)軸與軸承間摩擦力會(huì)變化，實(shí)現(xiàn)變摩擦力。對(duì)角側(cè)壓電振子的配合運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)雙向驅(qū)動(dòng)，摩擦力可控，控制方式便捷，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)化，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【專利說明】
一種變摩擦力非對(duì)稱壓電雙向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種變摩擦力非對(duì)稱壓電雙向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，屬于壓電精密驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來由于微納米技術(shù)的迅猛發(fā)展，眾多技術(shù)領(lǐng)域都需要亞微米、納米級(jí)的微位移技術(shù)，高精密壓電驅(qū)動(dòng)器的研究便成為了熱點(diǎn)，其在超精密制造、半導(dǎo)體工業(yè)、航空航天、自適應(yīng)光學(xué)、復(fù)合材料等方面都具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用。但目前研究開發(fā)的精密驅(qū)動(dòng)器中摩擦力的控制裝置通常存在著難于控制、非線性等問題，影響了驅(qū)動(dòng)器的穩(wěn)定性，且雙向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，難于調(diào)節(jié)，阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提出一種變摩擦力非對(duì)稱壓電雙向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，采用變角度，變正壓力的方式改變摩擦力，通過對(duì)角側(cè)壓電振子的配合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)，以克服摩擦力難于控制、雙向驅(qū)動(dòng)復(fù)雜等問題，并且電路系統(tǒng)簡(jiǎn)單，同時(shí)角度標(biāo)尺的運(yùn)用使驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)角度的觀察更加直觀方便。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:旋轉(zhuǎn)主體中的主體塊10長(zhǎng)端側(cè)面開有U形槽，L形夾持塊13通過螺栓15與之相固定，并且L形夾持塊13可以旋轉(zhuǎn)一定角度，第一、二、三、四壓電雙晶片11、12、17、19通過夾持片16與L形夾持塊13固定，形成可調(diào)整的夾持差與雙向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主體塊10與旋轉(zhuǎn)軸5過盈配合，旋轉(zhuǎn)軸5頂部過盈配合有指針4，用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)，底部基板I通過角接觸球軸承3與旋轉(zhuǎn)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)連接，基板I開有一圓形槽，用于放置角度標(biāo)尺2，來觀測(cè)驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)角度。
[0005]所述的變摩擦力裝置，主體塊10上通過螺栓15固定L形夾持塊13，利用L形夾持塊13的角度旋轉(zhuǎn)，可將驅(qū)動(dòng)臂在非對(duì)稱夾持存在下產(chǎn)生的非對(duì)稱慣性力分解為豎直向上的分力，改變軸承3的軸向力，進(jìn)而可改變旋轉(zhuǎn)軸5與軸承3之間的摩擦力，驅(qū)動(dòng)器的摩擦力也將改變。
[0006]本實(shí)用新型所述的雙向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，是通過主體塊10對(duì)角側(cè)壓電振子的配合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)角側(cè)第一、三壓電雙晶片11、17或第二、四壓電雙晶片12、19夾持在靠近旋轉(zhuǎn)軸5側(cè)，其配合運(yùn)動(dòng)可分別實(shí)現(xiàn)順逆時(shí)針的單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0007]本實(shí)用新型角度標(biāo)尺2與基板I上端面的沉孔相配合，在驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的過程中，可通過指針4和角度標(biāo)尺2的共同作用來觀察其運(yùn)動(dòng)角度。
[0008]本實(shí)用新型克服了摩擦力難于控制的缺點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)角度可獲得較合適的摩擦力；并且能夠?qū)崿F(xiàn)順逆時(shí)針的雙向旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可調(diào);運(yùn)用對(duì)稱方波信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)化;同時(shí)，角度標(biāo)尺2與指針3的應(yīng)用也更易于觀測(cè)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)行程。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)主體示意圖；
[0011 ]圖3是本實(shí)用新型的壓電振子受力分析示意圖；
[0012]圖4是本實(shí)用新型的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方案作進(jìn)一步說明:
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型是一種變摩擦力非對(duì)稱壓電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其旋轉(zhuǎn)主體中的主體塊10長(zhǎng)端側(cè)面開有U形槽，L形夾持塊13通過螺栓15與之相固定，并且應(yīng)用前將L形夾持塊13旋轉(zhuǎn)至一定角度，來滿足實(shí)際需求。壓電雙晶片通過夾持片16與L形夾持塊13固定，形成可調(diào)整的夾持差與雙向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。主體塊10與旋轉(zhuǎn)軸5過盈配合，旋轉(zhuǎn)軸5頂部過盈配合有指針4，用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)。底部基板I通過角接觸球軸承3與旋轉(zhuǎn)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)連接，基板I開有一圓形槽，用于放置角度標(biāo)尺2，來觀測(cè)驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)角度。
[0015]如圖2所示，裝配時(shí)，L形夾持塊13與主體塊10通過螺栓15裝配，在主體塊10側(cè)面的U形槽中調(diào)整其固定位置，并且旋轉(zhuǎn)夾持塊13到合適角度來獲得合適的摩擦力。
[0016]本實(shí)用新型在工作時(shí)，如圖3所示，對(duì)角側(cè)第一、三壓電雙晶片11、17和第二、四壓電雙晶片12、19在裝配時(shí)，需將其安裝在L形夾持塊13上靠近旋轉(zhuǎn)軸側(cè)，調(diào)整好夾持差與旋轉(zhuǎn)角度，應(yīng)用時(shí)單獨(dú)使用第一、三壓電雙晶片11、17或第二、四壓電雙晶片12、19來分別實(shí)現(xiàn)定向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0017]如圖3、4所示，本實(shí)用新型在工作時(shí)，采用對(duì)稱方波電信號(hào)激勵(lì)，由于夾持差結(jié)構(gòu)的存在，當(dāng)壓電雙晶片朝旋轉(zhuǎn)軸5側(cè)變形時(shí)，壓電振子端部慣性塊產(chǎn)生斜向上的慣性驅(qū)動(dòng)力，如圖3的左側(cè)壓電振子所示，由于L型夾持塊11轉(zhuǎn)角的存在，該驅(qū)動(dòng)力可分解為水平驅(qū)動(dòng)力Ft = F1COS0和豎直的力Fn = F1SinQ兩部分，主體塊10兩側(cè)振子的水平驅(qū)動(dòng)力大小相等方向相反，形成順時(shí)針的驅(qū)動(dòng)力矩。由于豎直力方向向上，在一定程度上可減小軸承3承受的軸向力，進(jìn)而會(huì)減小旋轉(zhuǎn)軸5與角接觸球軸承3之間的摩擦力，若驅(qū)動(dòng)力矩大于摩擦力矩，驅(qū)動(dòng)器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一大步，并在周期電信號(hào)下能實(shí)現(xiàn)順時(shí)針的定向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖4所示;若驅(qū)動(dòng)力矩小于或等于摩擦力矩，驅(qū)動(dòng)器不運(yùn)動(dòng)。當(dāng)壓電雙晶片端部慣性快產(chǎn)生斜向下的慣性力時(shí)，驅(qū)動(dòng)力可分為豎直向下的力和水平驅(qū)動(dòng)力，豎直分力加大軸承3軸向力，增大了旋轉(zhuǎn)軸5和軸承3之間的摩擦力，若驅(qū)動(dòng)力矩大于摩擦力矩，驅(qū)動(dòng)器則會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)較小步距，否則將不運(yùn)動(dòng)。圖4右側(cè)壓電振子分析與左側(cè)相同，可以產(chǎn)生逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)力矩。所以對(duì)角側(cè)壓電振子的配合運(yùn)動(dòng)將實(shí)現(xiàn)定向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0018]本實(shí)用新型工作時(shí)，可通過指針4與角度標(biāo)尺2的配合，記錄角度標(biāo)尺始末狀態(tài)的位置來觀測(cè)驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)角度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變摩擦力非對(duì)稱壓電雙向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，旋轉(zhuǎn)主體中的主體塊(10)長(zhǎng)端側(cè)面開有U形槽，L形夾持塊(13)通過螺栓(15)與之相固定，并且L形夾持塊(13)可以旋轉(zhuǎn)一定角度，第一、二、三、四壓電雙晶片(11、12、17、19)通過夾持片(16)與L形夾持塊(13)固定，形成可調(diào)整的夾持差與雙向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主體塊(10)與旋轉(zhuǎn)軸(5)過盈配合，旋轉(zhuǎn)軸(5)頂部過盈配合有指針(4)，用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)，底部基板(I)通過角接觸球軸承(3)與旋轉(zhuǎn)軸(5)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，基板(I)開有一圓形槽，用于放置角度標(biāo)尺(2)，來觀測(cè)驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)角度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摩擦力非對(duì)稱壓電雙向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，主體塊(10)上通過螺栓(15)固定的L形夾持塊(13)可旋轉(zhuǎn)一定角度來改變軸承(3)承受軸向力，來改變摩擦力，滿足實(shí)際需求。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摩擦力非對(duì)稱壓電雙向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，主體塊(10)對(duì)角側(cè)有一定旋轉(zhuǎn)角度的第一、三壓電雙晶片(11、17)或第二、四壓電雙晶片(12、19)的配合運(yùn)動(dòng)可分別實(shí)現(xiàn)順時(shí)針或者逆時(shí)針的單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);基板(I)上平面開有與中心孔同心的槽，來安裝角度標(biāo)尺(2)，標(biāo)尺上有刻度，可用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的角度。
【文檔編號(hào)】H02N2/14GK205647297SQ201620045126
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年1月7日
【發(fā)明人】溫建明, 陳康, 曾平, 邢春美, 葉靜潔, 朱苗苗
【申請(qǐng)人】浙江師范大學(xué)