[实用新型]一种回退抑制式惯性压电直线驱动器

说明书

本实用新型涉及一种回退抑制式惯性压电直线驱动器，属于压电精密驱动技术领域。将压电双晶片一、压电双晶片二通过螺栓、螺母和夹持块固定于基座上，其中压电双晶片一、压电双晶片二与基座和夹持块形成两端固支非对称夹持，基座置于导轨上，压电双晶片一和压电双晶片是平行布置的。该实用新型的优点是结构简单，压电双晶片采用两端支非对称夹持，在两个信号的配合下能够达到驱动器运行时无回退的目的。

技术领域

本实用新型属于压电精密驱动技术领域。

背景技术

近年来，随着微纳米技术的飞速发展，在生物医学、精密机械、微型机器人、计算机、自动控制、精密测量、精密器件、超精密加工等技术领域对微小型机械的驱动技术要求越来越高。微纳米级别的驱动技术作为探索微观领域的核心技术，已经成为国内外广泛关注的热点。传统精密机械的驱动方式一般采用机械结构式，比如精密车床中的丝杠副以及滚动、滑动导轨、精密螺旋楔块机构等，即便是超高精度的机械结构还是存在间隙、摩擦、爬行等问题，因此机械结构式获得的精度水平难以提升，在这种条件下发展出了很多新型的驱动方式，比如静电吸引式、电磁式、磁致伸缩式、形状记忆合金式以及压电式等。压电陶瓷是一种广泛应用在精密驱动领域的功能材料，具有功耗低、无电磁干扰、响应速度快等优点，以压电材料为驱动元件的驱动器成为近年来精密驱动装置的一个重要分支。

近年来压电精密驱动装置得到广泛研究。而惯性驱动器因其机械结构简单，运动速度较快，驱动的方式易于控制，而且能够实现大行程的连续运动，可以稳定工作于高频状态，近年来成为了国内外研究的热点。

目前研制的机械控制式惯性压电驱动器的工作机理为通过不对称的机械结构获得力差驱动运动，这类驱动器在运动过程中往往存在回退现象，使得驱动效率降低。为了解决回退问题，本实用新型提出一种回退抑制式惯性压电直线驱动器。利用对称方波电信号一作为驱动激励信号施加于压电双晶片一，利用对称方波电信号二作为回退抑制信号施加于压电双晶片二，通过两个信号的配合从而使驱动器运行时无回退产生。

发明内容

本实用新型提出了一种回退抑制式惯性压电直线驱动器，利用两个不同的方波信号分别施加于两个双晶片，从而达到消除回退的目的。

本实用新型采用的技术方案是：本实用新型是一种回退抑制式惯性压电直线驱动器，将压电双晶片一(3)、压电双晶片二(5)通过螺栓一(2)、二、三、四，螺母一(1)、二、三、四和夹持块一(4)、二、三、四固定于基座(6)上，其中压电双晶片一(3)、压电双晶片二(5)与基座(6)和夹持块一(4)、二、三、四形成两端固支非对称夹持，基座(6)置于导轨(7)上。

记基座能够克服摩擦向前运动的最小力大小为F_m，此时的F_m为导轨所提供的最大摩擦力；对压电双晶片一施加信号一，当激励电压为正时，压电双晶片一向短夹持侧弯曲，此时会产生一个反向(朝向长夹持侧)的惯性力F₁；当激励电压为负时，压电双晶片一向长夹持侧弯曲，此时会产生一个反向(朝向短夹持侧)的惯性力F₂。当F₁＞F₂＞F_m，基座在F₁的作用下，先向前运动一步；当F₂作用时，由于F₂＞F_m，所以基座会向后运动一小步，因此，驱动器将朝前运动，有回退产生。为了消除回退，对压电双晶片二施加信号二(信号一与信号二的相位相差半个周期)，当压电双晶片一在信号一激励下产生惯性力F₂时，压电双晶片二在信号二激励下会产生惯性力F₃(F₃与F₂的大小相等，方向相反)，在两个信号的配合作用下，可达到消除回退的目的。

当压电双晶片一在信号一激励下产生向后的惯性力时，压电双晶片二在信号二的激励下会产生一个向前的惯性力，以此来消除回退的产生，从而达到驱动器运行时无回退的目的。