[实用新型]压电惯性步进驱动装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机电结合领域，为单自由度、多自由度直线和旋转精密驱动器。

背景技术

近年来，由于微电子学、光学、生物医学工程、IC和超导、数据存储、超精密加工及精密测量等技术的迅猛发展，人们对微纳米级的精密定位和驱动技术有着越来越多的需求。因此基于不同原理和结构的精密驱动器的研发受到人们普遍的关注。

目前的压电惯性驱动机构主要是利用压电元件的逆压电效应，采用非对称波形激励，形成双向非对称的惯性冲击力，与固定的摩擦力配合及适当机械结构的有机结合，通过电路系统的有序控制形成驱动作用，进而形成连续的定向运动。其中利用压电元件的快速变形产生惯性冲击力的驱动机构，是通过电路系统的设计，输出非对称电信号，使压电元件可以产生快速伸长、缓慢缩回，或缓慢伸长、快速缩回的运动形式，在交替电信号的作用下，驱动机构产生宏观上的单向运动。

压电步进式驱动机构也是利用压电元件的逆压电效应，能够实现大行程、高分辨率的精密位移，运动时采用“箝位-驱动-箝位”的方式运动，故这种运动方式又被称为蠕动式，但运动过程有箝位要求，需要多路不同的驱动信号，对控制系统要求高。

由于压电步进式箝位结构装置以及压电惯性驱动产生电信号控制的非对称波电路比较复杂，不能完全满足目前实现驱动机构的精密位移、机器人、微位移驱动等领域的需要。

发明内容

本实用新型提出一种新型压电惯性步进驱动装置，以解决由于压电步进式箝位装置结构以及压电惯性驱动产生电信号控制的非对称波电路比较复杂，为进一步满足目前实现驱动机构的精密位移、机器人、微位移驱动等领域的需求，研制一种新型的驱动装置。本实用新型采取的技术方案是：驱动压电叠堆一5两端分别与移动块一1、移动块二4粘接，该移动块一1和移动块二4与底座(6)滑动连接，移动块一1与箝位压电叠堆振子一2粘接或与复合压电晶片振子一2’固定连接，移动块二4与箝位压电叠堆振子二3粘接或与复合压电晶片振子二3’固定连接。

本实用新型另一种实施方式是：箝位压电叠堆振子一的结构是箝位压电叠堆一201与惯性块一202粘接，箝位压电叠堆振子二的结构是箝位压电叠堆二301与惯性块二302粘接。

本实用新型另一种实施方式是：复合压电晶片振子一2’的结构是由弹性金属片201’作为基底，在该金属片单侧或双侧各粘压电晶片202’，该金属片的两端对称连接质量块组一203’和质量块组二204’，压板205’与弹性金属片201’固定连接。复合压电晶片振子二3’的结构同复合压电晶片振子一。

本实用新型另一种实施方式是：移动块三8分别通过驱动压电叠堆二9和驱动压电叠堆三10与移动块二4和移动块一1连接，箝位压电叠堆振子三7与移动块三8固定连接，移动块三与底座6滑动连接。

本实用新型另一种实施方式是：移动块三8通过驱动压电叠堆二9与移动块二4连接，移动块四11通过驱动压电叠堆三10与移动块三8连接，移动块四11通过驱动压电叠堆四13和移动块一1连接，箝位压电叠堆振子四12与移动块四11固定连接，移动块四11与底座6滑动连接，箝位压电叠堆振子三7与移动块三8固定连接，箝位压电叠堆振子四12与移动块四11固定连接，该四个移动块与四个驱动压电叠堆连接形成正方形。

本实用新型中压电元件的激励电信号为对称波。

本实用新型是利用在对称波电信号的激励下，由竖直方向压电元件的快速变形而产生的惯性冲击力，实现对驱动机构与支撑面之间的正压力改变，达到对机构的箝位、松开控制，配合水平方向压电元件的快速变形，使压电驱动装置按照预定的方向步进运动。显然这是一种利用压电元件快速变形产生的惯性冲击力使摩擦力发生变化即利用摩擦力差值及步进运动进行工作的压电惯性步进驱动装置，是将逆压电效应和摩擦力控制有机结合形成的驱动装置，该驱动装置的实用新型是对压电惯性驱动技术领域有力的补充。

本实用新型是利用常规对称电信号，如正弦波、矩形波、三角波等信号来实现驱动装置的定向运动，这种驱动装置与目前研究的驱动机构的主要区别是采用对称驱动电信号，不对称摩擦力的控制方式，并利用步进驱动原理，形成定向运动。