[发明专利]一种压电驱动式喷射方向柔性调整装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密驱动装置，尤其涉及一种压电驱动式喷射方向柔性调整装置。

背景技术

液体或粉体喷射在三维增材制造和电子产品粘接封装设备中广泛使用，以往液体喷射的平面位置主要通过二维移动平台的运动实现，这种方式由于受到驱动机构精度和机构惯性因素的限制，其响应速度受到限制，一般步进电机能达到的最高响应频率不超过1kHz，而单点式的压电喷射装置的工作频率已经可以达到60kHz，因此目前的二维运动平台不能完全发挥压电喷射装置的能力。

发明内容

为了解决以往喷射增材加工过程中平面位置控制中二维运动平台响应频率低不能完全发挥压电式喷射装置频率特性的问题，提出一种压电驱动式喷射方向柔性调整装置。该装置利用多个压电材料在电压驱动下输出复合运动，形成喷射头方向变化，具有响应速度快、结构简单、便于加工、便于数字化控制且控制精度高的特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种压电驱动式喷射方向柔性调整装置，包括：喷头安装面，悬臂变形区与安装支撑区构成的一体式方向调整机构。所述三个区域布置在一个多边形或圆形弹性薄板上，以所述弹性板几何中心为原点，在原点处布置喷头安装孔，安装时喷头中心与喷头安装孔中心重合，所述喷头安装孔周围的薄板平面与喷头安装孔构成喷头安装面；以喷头安装孔为中心在喷头安装面外侧周向均匀布置材料去除区，在以喷头安装孔为中心喷头安装面外侧的环形区域内形成周向布置的多个悬臂变形区；悬臂变形区外侧的弹性薄板材料形成安装支撑区，可以根据实际安装需要进行外形轮廓的调整。所述悬臂变形区的悬臂表面粘贴有压电材料薄片，在压电材料两极之间施加电压，悬臂发生弯曲变形，各悬臂的变形引起喷头安装面平面的法线方向发生改变，而喷头固定在喷头安装面上，其喷射方向与喷头安装面平面法线方向相同，即通过调整各悬臂的变形量即可实现对喷射方向的控制。

在悬臂变形区每个悬臂与喷头安装面的连接位置布置有刚度调整孔，可以通过变化所述刚度调整空的尺寸，调整悬臂的变形对喷头安装面的驱动能力，同时在每个悬臂与安装支撑区连接位置布置有支撑调整孔，所述支撑调整孔可以调整悬臂梁的支撑状态，进而对悬臂梁的变形特性进行调整。

所述材料去除区可以是3个、4个或5，个以形成相等数量的悬臂，当尺寸较大时可以采用5个以上材料去除区形成多个悬臂梁的方案。所述压电材料薄层可以布置在悬臂的一侧也可以同时布置在悬臂的两侧。

所述的压电驱动式喷射方向柔性调整装置配件少，配件加工精度容易控制，且形成产品后可靠性高，便于数字化控制；同时由于采用压电材料驱动，该装置的响应频率高，可以满足压电喷射高频位置调整的需求。

附图说明

图1为本专利的结构示意图。

图2为本专利中弹性基板的一种具体实施方式。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明的压电驱动式喷射方向柔性调整装置用于调整喷射头1的喷射方向，由弹性薄板2和压电材料薄片3所形成的喷头安装面21，悬臂变形区22和安装支撑区23构成。其中弹性基板2的几何中心布置有圆形的喷头安装孔211，喷射头1穿过安装孔211由螺母4固定在压电驱动式喷射方向柔性调整装置的中间，在喷头安装孔211的周围由未去除材料的区域形成喷头安装面21，喷射头1安装后，喷射头1的中轴线即喷射方向与喷头安装面21的法线方向平行；在喷头安装面21外侧周向均匀布置材料去除区24后在以喷头安装孔211为中心的喷头安装面21外侧的环形区域内形成周向布置的多个悬臂变形区22；悬臂变形区22外侧由弹性薄板2的边缘区域形成安装支撑区23，可以根据实际安装需要对安装支撑区23的外形轮廓进行调整。所述悬臂变形区22的悬臂表面粘贴有压电材料薄片3。

工作时将安装支撑区23固定在所需位置，在压电材料薄片3两极之间施加电压，悬臂变形区22发生弯曲变形，各悬臂的变形共同引起喷头安装面21的法线方向发生改变，而喷射头1固定在喷头安装面，其喷射方向与喷头安装面21法线方向相同，即通过调整各悬臂的变形量即可实现对喷射方向的控制。

在悬臂变形区22内各悬臂与喷头安装面21的连接位置布置有刚度调整孔25，用于调整孔25的尺寸调整悬臂变形对喷头安装面21的驱动能力，同时在每个悬臂与安装支撑区23连接位置也布置有刚度调整孔26，所述刚度调整孔26可以调整悬臂梁的支撑状态，进而对悬臂梁的变形特性进行调整。