[发明专利]预加应力可调节压电夹持装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种夹持取放装置，明确地说涉及一种预加应力可调节压电夹持装置。

背景技术

微取放装置(Micro-Gripper)在微型组装系统中扮演相当重要的关键核心，其中微致动装置更是关系到取放效果好坏的重要技术模块。而一般谈到微致动装置或精密致动装置，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，较常使用纵效应和横效应作为致动的方式(即水平、垂直配置，实际上虽以纵效应和横效应作为致动方式，但从变形的角度来看，纵、横向变化是同时都会存在的)。然而，常规利用MEMS工艺的微取放装置会有夹持速度不够、夹持力不足和行程不长的问题存在。

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

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

上述所述常规纵效应致动的压电元件1和所述常规横效应致动的压电元件2所分别产生的纵效应和横效应，其是当外加电场(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致动精度或微致动效果，但其能致动行程却仅有几十微米(μm)等级。甚至有些压电元件仅有次微米(sub-μm)等级的致动功效，因此对于要夹持较大尺寸(例如：100μm以上)的精微元件则有困难。

另外，如果要增加上述所述常规纵效应致动的压电元件1和所述常规横效应致动的压电元件2的致动行程，需以多个压电元件堆叠才能具有增加致动行程的功效。

参考图3A和图3B，其显示一种常规堆叠式压电致动装置3，其包括所述常规纵效应致动的压电元件1和所述常规横效应致动的压电元件2，所述常规横效应致动的压电元件2设置于所述常规纵效应致动的压电元件1上。图4A显示输入所述常规纵效应致动的压电元件1的第一驱动信号；图4B显示输入所述常规横效应致动的压电元件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一相位差。

配合参考图3A到图4B，所述常规纵效应致动的压电元件1接收所述第一驱动信号后，就产生纵效应以进行纵向运动，而所述常规横效应致动的压电元件2接收所述第二驱动信号后，就产生横效应以进行横向运动，其中，图3B中的虚线部分分别表示产生形变前的所述常规纵效应致动的压电元件1和所述常规横效应致动的压电元件2。通过控制具有相位差的所述第一驱动信号和所述第二驱动信号，分别驱动所述常规纵效应致动的压电元件1和所述常规横效应致动的压电元件2，使所述常规堆叠式压电致动装置3产生类似长方形或椭圆形的运动轨迹，以达到推动或致动效果。

上述所述常规堆叠式压电致动装置3的致动方式，是精密压电致动器中最普遍且最方便实施的一个方面，但相对的需要用两个压电元件，且需准确地搭配好两相的电信号(所述第一驱动信号和所述第二驱动信号)，才能产生优选的运动轨迹，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预加应力可调节压电夹持装置，以解决上述问题。

发明内容