[发明专利]双杆加载式大行程惯性压电驱动马达及其激励方法

摘要

一种双杆加载式大行程惯性压电驱动马达及其驱动方法，以解决已有惯性压电驱动马达存在的行程短、输出推力小、稳定性差、预紧力无法调节等问题。本发明由运动装置、驱动装置和加载装置组成。驱动装置的双头水平驱动机构在叠堆型压电陶瓷挤压变形条件下实现双头同向水平驱动，显著提升了惯性压电驱动马达的输出特性，加载装置的铰连接双杆构成三角稳定加载，实现调节预紧力来改变摩擦力，使惯性压电驱动马达运行稳定可靠且寿命周期延长。与已有技术相比，本发明具有运动行程大、输出推力大、运行稳定可靠、寿命周期长，且能实现预紧力调节等特点，在光学精密仪器和半导体加工等精密驱动与定位技术领域中具有很好的应用前景。

主权项

1.一种双杆加载式大行程惯性压电驱动马达，该双杆加载式大行程惯性压电驱动马达由运动装置（1）、驱动装置（2）和双杆式加载装置（3）组成；所述运动装置（1）通过导轨固定螺栓（1‑6）与运动装置螺孔（3‑1‑2）的螺纹连接，固定安装于双杆式加载装置（3）上，所述驱动装置（2）通过驱动装置固定螺栓（2‑5）与驱动装置螺孔（3‑6‑1）的螺纹连接，固定安装于双杆式加载装置（3）上，所述驱动装置（2）通过双杆式加载装置（3）的预紧力加载与运动装置（1）实现滑动接触；所述运动装置（1）为双列交叉滚柱导轨，所述运动装置（1）包括固定导轨（1‑1）、外置载台螺孔（1‑2）、活动导轨（1‑3）、限位螺钉（1‑4）、导轨固定孔（1‑5）、导轨固定螺栓（1‑6）和滑动支架（1‑7），所述外置载台螺孔（1‑2）等间距阵列设置在活动导轨（1‑3）上，阵列个数为3个，所述外置载台螺孔（1‑2）可与外围载台连接，所述活动导轨（1‑3）与驱动装置（2）接触端面涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料，所述限位螺钉（1‑4）安装于固定导轨（1‑1）和活动导轨（1‑3）的两侧，所述滑动支架（1‑7）分别与固定导轨（1‑1）和活动导轨（1‑3）滑动接触，所述导轨固定孔（1‑5）阵列设置在固定导轨（1‑1）上，所述导轨固定孔（1‑5）通过导轨固定螺栓（1‑6）与运动装置螺孔（3‑1‑2）的螺纹连接将固定导轨（1‑1）固定安装在双杆式加载装置（3）上；所述驱动装置（2）包括叠堆型压电陶瓷（2‑1）、垫块组（2‑2）、驱动装置固定螺栓（2‑3）和双头水平驱动机构（2‑4），所述垫块组（2‑2）由两个楔形垫块（2‑2‑1）相对接触，所述双头水平驱动机构（2‑4）左端设置有驱动足Ⅰ（2‑4‑1），所述驱动足Ⅰ（2‑4‑1）头部与活动导轨（1‑3）滑动接触，所述驱动足Ⅰ（2‑4‑1）中部与连接梁Ⅰ（2‑4‑3）通过直圆形柔性铰链（2‑4‑2）刚性连接，所述驱动足Ⅰ（2‑4‑1）尾部与连接梁Ⅲ（2‑4‑13）刚性连接，所述连接梁Ⅲ（2‑4‑13）通过半圆形柔性铰链Ⅰ（2‑4‑12）与安装梁（2‑4‑10）刚性连接，所述连接梁Ⅰ（2‑4‑3）与连接梁Ⅱ（2‑4‑6）刚性连接处设置有单圆柔性铰链（2‑4‑4），所述连接梁Ⅱ（2‑4‑6）通过半圆形柔性铰链Ⅱ（2‑4‑9）与安装梁（2‑4‑10）刚性连接，所述连接梁Ⅱ（2‑4‑6）设置有垫块凹槽（2‑4‑8），所述垫块凹槽（2‑4‑8）放置垫块组（2‑2），所述双头水平驱动机构（2‑4）右端设置有驱动足Ⅱ（2‑4‑5），所述驱动足Ⅱ（2‑4‑5）头部与活动导轨（1‑3）滑动接触，所述驱动足Ⅱ（2‑4‑5）中部与拉伸梁（2‑4‑7）刚性连接，所述拉伸梁（2‑4‑7）另一端与连接梁Ⅱ（2‑4‑6）中部刚性连接，所述驱动足Ⅱ（2‑4‑5）尾部与安装梁（2‑4‑10）刚性连接，所述安装梁（2‑4‑10）上设置有驱动装置固定孔（2‑4‑11），所述驱动装置固定螺栓（2‑3）通过驱动装置固定孔（2‑4‑11）将驱动装置（2）固定在双杆式加载装置（3）内；所述双杆式加载装置（3）包括基座（3‑1）、短弹簧（3‑2）、螺帽Ⅰ（3‑3）、副滑块Ⅰ（3‑4）、连接杆Ⅰ（3‑5）、主滑块（3‑6）、螺母（3‑7）、加载器（3‑8）、连接杆Ⅱ（3‑9）、副滑块Ⅱ（3‑10）和螺帽Ⅱ（3‑11），所述基座（3‑1）采用“L”型结构，所述基座（3‑1）设置有运动装置安装平面（3‑1‑1）、运动装置螺孔（3‑1‑2）、副滑动槽Ⅰ（3‑1‑3）、主滑动槽（3‑1‑4）、加载螺孔（3‑1‑5）、弹簧卡槽Ⅰ（3‑1‑6）驱动装置安装平面（3‑1‑7）和副滑动槽Ⅱ（3‑1‑8），所述运动装置螺孔（3‑1‑2）设置在运动装置安装平面（3‑1‑1）上，所述运动装置螺孔（3‑1‑2）与导轨固定螺栓（1‑6）螺纹连接，所述主滑动槽（3‑1‑4）安装在驱动装置安装平面（3‑1‑7）中心处，所述主滑动槽（3‑1‑4）内放置主滑块（3‑6）下端的主方形滑块（3‑6‑6），所述副滑动槽Ⅰ（3‑1‑3）和副滑动槽Ⅱ（3‑1‑8）关于主滑动槽（3‑1‑4）对称分布于驱动装置安装平面（3‑1‑7）上，所述副滑动槽Ⅰ（3‑1‑3）内放置副滑块Ⅰ（3‑4）下端的副方形滑块（3‑4‑3），所述加载螺孔（3‑1‑5）与加载器（3‑8）的加载螺纹轴（3‑8‑2）螺纹连接，所述弹簧卡槽Ⅰ（3‑1‑6）与短弹簧（3‑2）的端部接触，所述主滑块（3‑6）设置的弹簧卡槽Ⅱ（3‑6‑5）与短弹簧（3‑2）的另一端部接触，所述连接杆Ⅰ（3‑5）设置有主连接孔（3‑5‑1）、连接梁（3‑5‑2）和副连接孔（3‑5‑3），所述连接梁（3‑5‑2）两端分别与主连接孔（3‑5‑1）和副连接孔（3‑5‑3）刚性连接，所述主连接孔（3‑5‑1）套于主连接轴（3‑6‑4）上，所述副连接孔（3‑5‑3）套于副滑块Ⅰ（3‑4）的副连接轴（3‑4‑2）上，所述螺母（3‑7）与主滑块（3‑6）的主螺纹轴（3‑6‑2）螺纹连接，所述螺帽Ⅰ（3‑3）与副滑块Ⅰ（3‑4）的副螺纹轴（3‑4‑1）螺纹连接，所述副滑块Ⅱ（3‑10）、连接杆Ⅱ（3‑9）、螺帽Ⅱ（3‑11）三者间的特征结构及连接关系与副滑块Ⅰ（3‑4）、连接杆Ⅰ（3‑5）、螺帽Ⅰ（3‑3）三者间的特征结构及连接关系一致，所述连接杆Ⅰ（3‑5）和连接杆Ⅱ（3‑9）在主滑块（3‑6）的梯形限位槽（3‑6‑3）内实现铰连接安装，所述主滑块（3‑6）设置有两个关于主滑块（3‑6）中心对称分布的驱动装置螺孔（3‑6‑1），所述驱动装置螺孔（3‑6‑1）与驱动装置固定螺栓（2‑3）螺纹连接，所述加载器（3‑8）设置有解耦球头（3‑8‑3），所述解耦球头（3‑8‑3）与主方形滑块（3‑6‑6）接触，所述加载器（3‑8）设置有旋转手柄（3‑8‑1）。