[实用新型]主动抑制寄生运动原理压电驱动器回退运动的装置

说明书

本实用新型涉及一种主动抑制寄生运动原理压电驱动器回退运动的装置，属于精密机械领域。装置包括基座、动子单元、驱动单元、预压力调整单元。动子单元安装在基座的凸台上；预压力调整单元通过螺钉固定在基座上；驱动单元通过螺钉安装在预压力调整单元上，分别用以实现动子的自由移动，初始间隙和预压力的调整以及主动抑制回退现象的协同运动生成。优点在于：可显著抑制回退运动，实现理想的步进运动，并能一定程度上消除系统非线性产生的影响，便于后续精密控制。在精密和超精密定位、精密测量、精密加工装配、生物遗传工程和材料表面性能检测等领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及精密机械领域，特别涉及一种主动抑制寄生运动原理压电驱动器回退运动的装置。本实用新型从原理上解决了寄生运动产生回退的问题，实现无回退的理想步进运动，便于后续精密控制。可用于精密定位、精密测量、精密光学、精密/超精密加工等领域实现高精度的直线定位。

背景技术

随着对微/纳米加工、定位、测量等需求的提升，高精度定位平台的需求日益迫切。利用压电材料制成的压电叠堆，给其施加一定的驱动电压，在其逆压电效应作用下，可产生微纳米尺度的位移。所以，压电驱动技术因其高分辨率、响应速度快、能耗较低等优点，得到研究人员的广泛关注。基于逆压电效应，出现了各种不同的利用压电叠堆实现精密定位的驱动器，主要分为两大类：直动式和步进式。直动式压电驱动器具有响应快、输出精度高、输出推力大等特点(Mechanical Systems and Signal Processing,99,747-759,2018)，主要分为有放大机构和无放大机构两种，但其行程有限，即使有放大装置一般也只有几十微米，限制了其应用场合。步进式压电驱动器通过步进累积的方式，可实现理论无限行程，得到大量应用。根据不同的驱动原理，步进式压电驱动器主要包括：超声压电驱动、惯性式、粘滑式、尺蠖式、寄生式压电驱动器等。超声压电驱动具有低噪声、大扭矩、无回退现象等优点(Sensors and Actuators A:Physical,285,182-189,2019)，但由于其利用共振驱动原理，导致驱动器使用寿命较短、易磨损、散热性能较差，且输出曲线不稳定。惯性式和粘滑式驱动器具有控制简单、响应速度快、成本低、结构简单等优点，但其承载能力小，易产生倾覆力矩，且由于其具有不可避免的回退现象，其驱动性能和应用前景被大大地限制。尺蠖式压电驱动器通过钳位机构能够实现较大的转矩，理论无限行程与无回退现象(Sensors andActuators A: Physical,194,269-276,2013)，但是其结构较其它原理的驱动器要复杂许多，导致加工、装配与控制困难，而且从驱动到钳位运动之间的转换存在较大的冲击，在一定程度上削弱了其输出运动的稳定性。寄生式压电驱动器与粘滑式的特点类似，通过合理的结构设计，能够在较为紧凑的空间内实现连续的直线(Review of ScientificInstruments,83,055002,2012)或旋转驱动(Review of Scientific Instruments,84,096105,2013)，但寄生运动在另一个方向运动的同时增加了接触压力，造成了较大的附加摩擦力，使得其回退现象显著，驱动效率和定位精度受到了限制。

综上所述，目前的压电驱动器，或可实现无回退的步进运动，但结构、加工、装配与控制复杂，或结构、加工、装配与控制相对简单，但步进运动过程中有明显的回退现象。由于回退现象的存在，粘滑式、寄生式和惯性式等类型的压电驱动器的驱动性能均受到了极大的限制。因此，研制能够抑制回退运动的粘滑式、寄生式和惯性式等类型的压电驱动器是当前研究的热点和难点，也是科学界与工业界迫切需要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种主动抑制寄生运动原理压电驱动器回退运动的装置，解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型的主动抑制寄生运动原理压电驱动器回退运动的装置结构简单，运动行程大。通过驱动单元的两个压电叠堆协同作用，有效抑制了寄生原理压电驱动器产生的回退运动，实现了理想的无回退步进运动。借助本实用新型，可进一步提高寄生原理压电驱动器的运动特性，扩大其应用领域与范围，并可扩展适用于粘滑式等类型的压电驱动器。