[实用新型]预摩擦力调控寄生原理压电驱动器输出性能的装置

说明书

本实用新型涉及一种预摩擦力调控寄生原理压电驱动器输出性能的装置，属于精密机械领域。装置包括基座、驱动单元、预摩擦力调控单元，驱动单元通过抓爪垫块与基座连接，预摩擦力调控单元通过摩擦垫块与基座连接。通过调整预紧螺钉，改变动子运动时的摩擦力，从而对寄生原理压电驱动器输出性能进行调控，实现提高压电驱动器在驱动电压为零时的自锁性和抑制运动过程中的回退现象的双重效果。优点在于：结构简单、控制便捷，通过预摩擦力既可以增强压电驱动器在驱动电压为零时的自锁性，又可以有效抑制运动过程中的回退现象，从而提升压电驱动器的输出性能，增强其在超精密加工、装配、精密测量技术、精密光学、生物医学工程等领域的应用。

技术领域

本实用新型涉及精密机械领域，特别涉及一种预摩擦力调控寄生原理压电驱动器输出性能的装置。通过施加预摩擦力的方式对在精密定位、精密加工、精密夹持、显微操作等领域有广泛应用的压电驱动器的输出性能进行有效调控，减小甚至消除其回退运动并增强其自锁性，以扩展其应用领域和适用场合。

背景技术

压电驱动器由于具有定位精度高、频响快、能耗低、重量轻、体积小等优势，在精密机械与纳米技术等领域发挥越来越重要的作用，广泛应用于超精密加工、装配、精密测量技术、精密光学、生物医学工程等诸多前沿科学领域之中。

目前，尺蠖仿生驱动、粘滑驱动、惯性驱动、寄生运动驱动等几种典型的驱动原理被应用于研制具有大行程输出能力的压电驱动器。其中，粘滑、惯性、寄生原理压电驱动器相对于尺蠖式压电驱动器而言，具有结构简单、加工装配容易、控制系统简单、步进速度快等优势，因此具有非常广阔的应用前景，但是其位移输出曲线往往存在非线性、回退等现象以及驱动电压为零时的自锁性较差等问题，影响了其输出性能和适用场合，并为其精密定位和控制带来了困难。如文献《粘滑式惯性压电精密驱动器设计分析与试验研究》提出了一种粘滑惯性式压电驱动器新结构，设计了闭环控制系统，并通过试验证实了该驱动器可以完成较高精度的定位，但是从位移曲线图中可以发现，在驱动过程中会产生较为严重的回退运动，并且该驱动器并没有在自锁性方面有特殊设计，很难保证在驱动过程中受到外力时的运动稳定性，这两方面会对此类高精度驱动器的使用和控制产生负面影响。文献《Modeling of piezoelectric-driven stick–slip actuators》基于粘滑原理设计了一种线性驱动器，该设计可以较为精确地进行驱动，但欠缺自锁方面设计，并且从实验结果也可以看出粘滑式压电驱动器的回退运动也非常明显。文献《A novel driving principle bymeans of the parasitic motion of the microgripper and its preliminaryapplication in the design of the linear actuator》给出了一种新颖的寄生运动原理压电驱动器，实现了较高的定位分辨率，然而从其位移输出曲线亦可以看出寄生运动原理压电驱动器也存在较为显著的回退和非线性现象，并且自锁性差。综上可以看出，粘滑、惯性、寄生运动等驱动方式虽然相比于尺蠖式有着诸多优点，但是在自锁性方面存在问题，并且位移输出曲线上的回退和非线性现象普遍存在于各种原理的压电驱动器中。因此，如何减小、甚至消除压电驱动器运动过程中的回退现象、提高压电驱动器在驱动电压为零时的自锁性，依然是一个难点，也是急需解决的难题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种预摩擦力调控寄生原理压电驱动器输出性能的装置，解决了现有技术存在的上述问题，通过施加预摩擦力的方式对在精密定位、精密加工、精密夹持、显微操作等领域有广泛应用的压电驱动器的输出性能进行有效调控，减小甚至消除其回退运动并增强其自锁性，以扩大压电驱动器的应用范围和领域。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

预摩擦力调控寄生原理压电驱动器输出性能的装置，包括基座、驱动单元、预摩擦力调控单元，所述驱动单元通过抓爪垫块9及螺钉与基座1连接，预摩擦力调控单元通过摩擦垫块2与基座1连接。