[发明专利]压电夹持装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种夹持装置，具体而言，涉及一种压电夹持装置。

背景技术

微夹持器(Micro-Gripper)在微型组装系统中扮演相当重要的关键核心，其中微驱动装置更是攸关取放效果好坏的重要技术模块。而一般谈到微驱动装置或精密驱动装置，不外乎就是利用压电元件的微变形特点来实现。常见的压电元件根据材料极化方向(P)与施加电场方向(E)的不同，较常使用纵效应及横效应作为驱动的方式(即水平、垂直配置，实际上虽以纵效应及横效应作为驱动方式，但以变形的角度来看，纵、横向变化都是同时都会存在的)。

参考图1，其显示常规纵效应驱动的压电元件示意图。所述常规纵效应驱动的压电元件1的极化方向(P)及施加电场方向(E)，两者均为所述常规纵效应驱动的压电元件1的长度方向(平行设置)，通过所述极化方向(P)及所述施加电场方向(E)所产生的应力，使所述常规纵效应驱动的压电元件1产生纵向的变形(如虚线所示)，以形成纵向驱动力。

参考图2，其显示常规横效应驱动的压电元件示意图。所述常规横效应驱动的压电元件2的极化方向(P)相对于施加电场方向(E)，和所述极化方向(P)及所述施加电场方向(E)均为所述常规横效应驱动的压电元件2的宽度方向(平行设置)，通过所述极化方向(P)及所述施加电场方向(E)所产生的应力，使所述常规纵效应驱动的压电元件2产生横向的变形(如虚线所示)，以形成横向驱动力。

上述所述常规纵效应驱动的压电元件1及所述常规横效应驱动的压电元件2所分别产生的纵效应及横效应，其为当外加电场(E)与极化方向(P)为平行设置时所产生的特性。然而，上述两种驱动配置方式却无法在纵效应与横效应发生的同时激发出剪切效应。因此，利用单一压电元件虽然有较高的驱动精度或微驱动效果，但其能驱动行程却仅有几十微米(μm)等级。甚至有些压电元件仅有亚微米(sub-μm)等级的驱动功效，所以对于要夹持较大尺寸(例如：100μm以上)的精微元件则有些困难。

另外，如果要增加上述所述常规纵效应驱动的压电元件1及所述常规横效应驱动的压电元件2的驱动行程，需以多个压电元件堆叠才能增加驱动行程的功效。

参考图3A及图3B，其显示一种常规堆叠式压电驱动装置3，其包括所述常规纵效应驱动的压电元件1及所述常规横效应驱动的压电元件2，所述常规横效应驱动的压电元件2设置于所述常规纵效应驱动的压电元件1上。图4A显示输入所述常规纵效应驱动的压电元件1的第一驱动信号；图4B显示输入所述常规横效应驱动的压电元件2的第二驱动信号。其中，所述第一驱动信号与所述第二驱动信号具有相位差。

结合参考图3A至图4B，所述常规纵效应驱动的压电元件1接收所述第一驱动信号后，即产生纵效应以进行纵向运动，而所述常规横效应驱动的压电元件2接收所述第二驱动信号后，即产生横效应以进行横向运动。通过控制具有相位差的所述第一驱动信号及所述第二驱动信号，分别驱动所述常规纵效应驱动的压电元件1及所述常规横效应驱动的压电元件2，使所述常规堆叠式压电驱动装置3产生类似长方形或椭圆形的运动轨迹，以达到推动或驱动效果。

上述所述常规堆叠式压电驱动装置3的驱动方式，是精密压电驱动器中最普遍且最方便实施的一种方式，但相对的需要用到两种压电材料，且需准确的搭配好两相的电信号(所述第一驱动信号及所述第二驱动信号)，才能产生产较佳的运动轨迹，其硬件实现上较为复杂。

因此，有必要提供一种创新且富有进步性的压电夹持装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电夹持装置，其包括：基座、夹持单元、驱动元件、至少一个压电元件及预应力装置。所述基座具有第一侧边。所述夹持单元具有第一夹持元件及第二夹持元件，所述第一夹持元件设置于所述基座的所述第一侧边，所述第二夹持元件相对于所述第一夹持元件。所述驱动元件连接所述第二夹持元件。所述压电元件设置于所述基座与所述驱动元件之间，其具有底面、侧面及两个电极，所述侧面垂直于所述驱动元件的轴向延伸方向，所述电极分别设置于所述底面及所述侧面，所述底面固设于所述基座。所述预应力装置固设于所述基座且与所述驱动元件接触，用以向所述驱动元件提供预应力，以使所述驱动元件接触所述压电元件。

本发明的压电夹持装置通过所述预应力元件施加预应力于所述驱动元件上，在有限的空间中可同时拘束所述驱动元件的垂直与水平的不可预期的偏移。再者，通过所述压电元件的多次变形，以多次驱动所述驱动元件而达到长行程的驱动效果并提升夹持力量。

附图说明

图1显示常规纵效应驱动的压电元件示意图；