[实用新型]一种承载式的单向惯性压电旋转驱动器

说明书

技术领域

本实用新型属于微小、精密驱动领域。

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。而惯性驱动器是将惯性质量块与压电元件共同作用产生的惯性冲击力作为驱动力的压电驱动装置，其机械结构简单，运动速度较快，形成驱动运动的方式易于控制，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。

目前研制的惯性压电驱动器的工作机理多数为通过电控或改变机械结构获得力差驱动运动，少数为利用摩擦力控制方式获得力差驱动运动，早期的研究工作主要是通过电信号驱动产生不同的惯性冲击力使机构运动；随着研究工作学科领域的扩展，从摩擦学知识考虑，提出了采用单向轴承控制转动方向，提高承载能力的研究方案。

鉴于上述条件，本实用新型提出一种承载式的单向惯性压电旋转驱动器。利用对称波电信号作为激励信号，压电双晶片振子元件快速变形产生往复的惯性冲击力矩，使压电驱动器产生旋转运动。通过底板上过盈配合的单向轴承，限制驱动器的旋转方向，从而使得铍青铜基板可以通过形变储存能量，并在运动方向上释放出来，通过这样的方式来提高驱动器的输出性能。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：通过设置单向轴承(7)，在对称电信号激励作用下，获得往复相同的惯性冲击力矩，但单向轴承(7)会限制一个方向上的转动，并且当压电双晶片向不能转动的方向发生形变时，电激励产生的能量将以势能的形式储存在铍青铜基板的形变中，从而使得向可转动方向转动时输出更大的扭矩，进而获得更好的承载能力。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

质量块(1)通过胶接方式分别固定在压电双晶片一、二、三、四的自由端部，该压电双晶片一、二、三、四夹持端分别通过螺栓和夹持条(2)固接在X型夹持块(5)上，且夹持条(2)和X型夹持块夹(5)持部分尺寸一样，X型夹持块(5)与单向轴承(7)内圈过盈配合，指针(4)固结在轴(6)上，略高于X型夹持块(5)，承载盘(3)固结在旋转轴(6)的顶端，单向轴承(7)过盈配合连接在旋转轴(6)下端，单向轴承(7)外圈过盈连接在底板(9)上。

所述压电旋转驱动器为了获得更好的承载性能，采用四条压电双晶片对称悬臂的方式增加输出扭矩。

本实用新型的优点是结构新颖，采用四悬臂对称布置、无夹持差夹持的压电双晶片作为驱动源，配合对称电信号和对称的摩擦力，略去了复杂的电路系统，也优化了非对称夹持差结构不可控的夹持差调节方式。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图；

图2是本实用新型的驱动部分结构示意图；

图3是本实用新型的驱动部分结构俯视示意图；

具体实施方式

如图1、2、3所示，本实用新型是一种承载式的单向惯性压电旋转驱动器，质量块1通过胶接的方式分别固定在压电双晶片一(8)、二、三、四的自由端部，该压电双晶片一、二、三、四夹持端分别通过螺栓和夹持条(2)固接在X型夹持块(5)上，且夹持条(2)和X型夹持块(5)夹持部分尺寸一样，即不存在夹持差，X型夹持块(5)与旋转轴(6)过盈配合，指针(4)固结在旋转轴顶部，用于观测驱动器的运动，承载盘(3)固结在旋转轴(6)的顶端，单向轴承(7)过盈配合连接在旋转轴(6)下端，单向轴承(7)外圈过盈连接在底板(9)上。

本实用新型所述压电双晶片一(8)、二、三、四夹持端所在平面关于驱动器旋转轴(6)轴心线呈均分对称分布。

本实用新型所述压电双晶片一(8)、二、三、四夹持端分别通过螺栓和夹持条(2)固接在X型夹持块(5)上，夹持方式为对称夹持。