[实用新型]一种变摩擦力式压电惯性直线驱动器

说明书

技术领域

本实用新型属于微小、精密驱动领域。

背景技术

随着社会的不断发展，精密定位技术作为一种能实现微米、亚微米、纳米、亚纳米尺度定位的技术，受到了人们的广泛关注；其涉及到了工艺制造、工业控制、生物工程、汽车、医学治疗、光学机器、精密测量、微电子、通信、材料科学、航空航天等多学科领域，是人类探索微观世界时必须首先解决的关键性问题。

随着材料科学的发展，新型功能材料为这些应用提出了新的解决方案，其中，逆压电效应的发现及具有优越性能的压电陶瓷PZT材料的出现使得压电精密驱动器的研究得到了广泛关注，并在精密驱动领域显示出了广泛的应用前景。压电驱动装置因为体积小、重量轻、响应快微秒级、控制特性好、能量密度大、能耗低、不受磁场影响等特点而得到了更广泛的应用。而惯性式压电驱动器因其在工作行程、分辨率、工作频率、运动速度、频率响应、制造成本、受压电元件滞环蠕变影响程度等方面具有独特的优势已经发展成为压电精密驱动的一个重要部分。

现有的压电惯性驱动器大多是应用锯齿波信号这种非对称电信号驱动对称夹持的压电振子，但这种驱动器驱动信号不易于产生、机构不容易控制，有较大回退运动等缺点。

鉴于目前压电惯性驱动器存在的问题，本实用新型提出一种变摩擦力式压电惯性直线驱动器。利用对称波电信号(或非对称波电信号)作为激励信号，压电振子元件快速变形产生往复不同的惯性冲击力矩，使压电驱动器产生直线运动。通过压电双晶片相隔旋转主体镜像布置，压电双晶片在摆动时使驱动器与接触面之间产生不同的正压力，结合楔形基座的设计，从而得到不同的摩擦力，实现驱动器的直线运动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：通过夹持差设计，在波电信号激励作用下，获得往复不同的惯性冲击力矩，并通过第一压电双晶片(2)和第二压电双晶片(8)镜像布置，压电双晶片振子摆动不同的角度驱动器与接触面产生不同的正压力，从而改变驱动器和接触面间的摩擦力，同时通过犁形底座(12)的设计，改变直线驱动器前进和后退不同运动方向的摩擦力，使驱动器定向直线运动。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

所述的压电惯性直线驱动器的主体块(10)上表面、几何中心和侧面下方开有螺纹孔，用于装配标尺(5)、夹持主体(4)和主轴(11)；侧面有半圆环形槽，用于夹持主体(4)与主体块(10)通过第二螺钉(15)配合固定，夹持主体(4)与水平面角度能在0°至180°之间调节；第一压电双晶片(2)和第二压电双晶片(8)镜像对称布置于主体块(10)两侧；第二压电双晶片(8)通过第一螺钉(13)和第二夹持块(6)与夹持片(9)固定；主轴为阶梯型轴，一端开有沟槽，另一端开有螺纹孔，主轴(11)与主体块(10)通过第三螺钉(17)固定；主轴(11)与犁形底座(12)通过第四螺钉(19)和垫圈(16)固定；标尺(5)通过螺钉固定在主体块(10)上方，来观察驱动器运行直线位移。

所述的压电惯性直线驱动器的变摩擦力结构，是通过夹持主体旋转一定角度来实现的。主体块(10)侧面有半圆环形槽，用于夹持主体(4)与主体块(10)通过第二螺钉(15)配合固定，夹持主体(4)与水平面角度能在0°至180°之间调节，从而使驱动器具有一个竖直方向的分力，不同的角度对应不同的分力，从而改变驱动器与接触面之间的正压力，进 而改变了摩擦力。同时驱动器采用犁形底座(12)的设计，使驱动器往复运动时具有不同的摩擦力，从而实现驱动器变摩擦力的直线运动。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图；

图2是本实用新型的驱动器驱动部分结构示意图；

图3是本实用新型的主轴与底座装配结构示意图；

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型是一种变摩擦力式压电惯性直线驱动器，其主体块(10)上表面和侧面下方开有螺纹孔，侧面具有环形槽的设计，用于调整第一压电双晶片(2)和第二压电双晶片(8)的旋转角度；夹持主体(4)上表面和侧面开有螺纹孔，侧面其中一个螺纹孔与主体块几何中心的螺纹孔通过螺钉装配固定，另一个螺纹孔与环形槽通过螺钉固定配合；夹持片(9)一端通过螺钉固定在夹持主体(4)的上表面；另一端通过螺钉和可移动式的第二夹持块(6)与压电双晶片配合固定，第二夹持块(6)和夹持片(9)形成可调整的夹持差；标尺(5)通过螺钉与主体块(10)上方的螺纹孔固定配合。上述结构组成驱动器的驱动部分结构。工作时，环形槽的设计可以调整压电双晶片和水平面的夹角，通过改变夹角，进而改变了驱动器与接触面之间的正压力，从而达到改变摩擦力的目的。