[发明专利]一种预压力动态监测的双向压电粘滑作动器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种预压力动态监测的双向压电粘滑作动器及其工作方法，装置包含包含基座、圆柱滚子直线导轨、作动轴和两个驱动模块；作动轴通过圆柱滚子直线导轨和基座相连；驱动模块包含滑台、微分尺、微分尺固定座、力传感器、力传感器固定座、驱动组件固定座、压电驱动组件、驱动足。两个驱动模块的驱动方向相反。本发明可靠性高、输出推力可调、精度高，通用性较好，易于推广，具有良好的经济效益，力传感器的实时监控对于压电粘滑作动器的预压力影响、装配和调整具有极高的应用价值。

技术领域

本发明涉及压电驱动领域，尤其涉及一种预压力动态监测的双向压电粘滑作动器及其工作方法。

背景技术

压电粘滑作动器装置是一种基于逆压电效应的传动装置，因其相应速度快、精度高等特点，在生物、机器人及机械制造等领域具有极其广泛的应用，特别是微纳操控的应用中。但是，目前应用仍旧较少，主要问题是运动稳定性较差，受预压力影响较为严重，会导致摩擦状态发生实时变化，导致对此问题的研究也较少出现。因此，如何装配和施加预压力成了直线压电作动器进一步拓宽应用范围、提高装置性能所面临的主要工程问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种预压力动态监测的双向压电粘滑作动器及其工作方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种预压力动态监测的双向压电粘滑作动器，包含基座、圆柱滚子直线导轨、作动轴、以及第一至第二驱动模块；

所述作动轴呈条状、通过所述圆柱滚子直线导轨和所述基座相连，使得作动轴能够沿所述圆柱滚子直线导轨自由滑动；

所述第一、第二驱动模块结构相同，均包含滑台、微分尺、微分尺固定座、力传感器、力传感器固定座、驱动组件固定座、压电驱动组件；

所述滑台包含基板和滑板，其中，所述基板上端面设有若干平行的滑轨；所述滑板下端面设有若干和所述基板上滑轨一一对应的滑槽；所述滑板和基板相互配合，使得滑板平行于基板且能够相对基板沿基板上的滑轨自由滑动；

所述微分尺固定座和所述基板固连，其上设有用于固定所述微分尺的安装孔；所述微分尺固定在微分尺固定座的安装孔中，其输出轴和所述力传感器的输入端固连；所述力传感器通过力传感器固定座固定在所述滑板上，其输入端平行于基板上的滑轨，用于感应微分尺在基板滑轨方向施加给滑板的力的大小；

所述压电驱动组件包含壳体、压电叠堆、传动件、碟簧和驱动足，其中，所述壳体为一端封闭另一端中心设有通孔的空心柱体；所述传动件包含底盘和传动杆；所述底盘呈圆盘状，设置在壳体内；所述传动杆一端和底盘同轴固连，另一端从壳体设有通孔的一端伸出后和所述驱动足固连；所述碟簧套在传动杆上，一端和壳体内壁相抵，另一端和传动件的底盘相抵；所述压电叠堆设置在壳体内，一端和壳体的封闭端固连，另一端和所述传动件的底盘固连；

所述压电驱动组件的壳体通过驱动组件固定座固定在所述滑板上；

所述第一、第二驱动模块的基板均固定在所述基座上，第一、第二驱动模块基板上的滑轨均垂直于作动轴，第一、第二驱动模块压电驱动组件的驱动足均和作动轴相抵，第一、第二驱动模块压电驱动组件的传动杆和作动轴之间的夹角均不是直角且开口方向相反。

作为本发明一种预压力动态监测的双向压电粘滑作动器进一步的优化方案，所述作动轴和第一、第二驱动模块的驱动足相接触的一面设有陶瓷材料制成的摩擦层，以提高摩擦性能和耐磨性。

本发明还公开了一种该预压力动态监测的双向压电粘滑作动器其工作方法，包含以下步骤：

如果需要驱动作动轴正向运动：

步骤A.1），调整第一、第二驱动模块的微分尺, 使得第一、第二驱动模块的驱动足均向作动轴施加预压力Fn；