[发明专利]紧凑型双致动组件压电粘滑驱动装置及其驱动方法

摘要

一种紧凑型双致动组件压电粘滑驱动装置及其驱动方法，以解决当前压电驱动器由于在驱动过程中摩擦力调节困难，很难实现大行程、高精度的精密运动。本发明包括工作台、双导轨动子、双驱动定子和螺纹加载器；所述双导轨动子固定安装在工作台的动子安装平面上，所述双驱动定子安装在定子安装平面上，所述螺纹加载器通过螺纹配合联接工作台和双驱动定子。本发明通过螺纹加载器实现三角双驱动机构的摩擦调控功能，可显著提升其机械输出特性，兼具结构紧凑、装配方便、定位精度高及行程大等特点。在超精加工、精密光学等微纳精密驱动与定位技术领域能够得到广泛应用。

主权项

1.一种紧凑型双致动组件压电粘滑驱动装置，该紧凑型双致动组件压电粘滑驱动装置由工作台（1）、双导轨动子（2）、双驱动定子（3）和螺纹加载器（4）组成；所述双导轨动子（2）固定安装在工作台（1）的动子安装平面（1‑1）上，所述双驱动定子（3）安装在定子安装平面（1‑3）上，所述螺纹加载器（4）通过螺纹配合连接工作台（1）和双驱动定子（3）；所述工作台（1）采用不锈钢材料，所述工作台（1）包括动子安装平面（1‑1）、动子安装螺孔（1‑2）、定子安装平面（1‑3）、滑动轨道Ⅰ（1‑4）、加载台（1‑5）、加载螺孔（1‑6）和滑动轨道Ⅱ（1‑7），所述动子安装螺孔（1‑2）设置在动子安装平面（1‑1）上，所述动子安装螺孔（1‑2）通过与固定螺栓（2‑6）的螺纹连接将双导轨动子（2）固定安装在动子安装平面（1‑1），所述滑动轨道Ⅰ（1‑4）、加载台（1‑5）和滑动轨道Ⅱ（1‑7）设置在定子安装平面（1‑3）上，所述滑动轨道Ⅰ（1‑4）与双驱动定子（3）的梯形槽Ⅰ（3‑1‑9）接触配合，所述滑动轨道Ⅱ（1‑7）与双驱动定子（3）的梯形槽Ⅱ（3‑1‑11）接触配合，所述加载螺孔（1‑6）设置在加载台（1‑5）上，所述螺纹加载器（4）一端与加载螺孔（1‑6）螺纹连接，另一端与双驱动定子（3）固定连接；所述双导轨动子（2）为双列交叉滚柱导轨，所述双导轨动子（2）包括静导轨（2‑1）、外置载台螺孔（2‑2）、动导轨（2‑3）、限位螺钉（2‑4）、导轨固定孔（2‑5）、固定螺栓（2‑6）和滚柱滑动板（2‑7），所述外置载台螺孔（2‑2）阵列设置在动导轨（2‑3）上，所述外置载台螺孔（2‑2）可与外围载台连接，所述动导轨（2‑3）与双驱动定子（3）滑动接触，所述动导轨（2‑3）的厚度为M，其中M的取值范围为6~9mm，所述动导轨（2‑3）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（2‑4）安装于静导轨（2‑1）和动导轨（2‑3）的两侧，所述滚柱滑动板（2‑7）分别与静导轨（2‑1）和动导轨（2‑3）滑动接触，所述导轨固定孔（2‑5）阵列设置在静导轨（2‑1）上，所述固定螺栓（2‑6）与动子安装螺孔（1‑2）的螺纹连接将静导轨（2‑1）固定安装在工作台（1）上；所述双驱动定子（3）包括三角双驱动机构（3‑1）、叠堆压电陶瓷（3‑2）、保护片（3‑3）和基米螺钉（3‑4），所述三角双驱动机构（3‑1）采用5025铝合金、6061铝合金、7075铝合金、Ti‑35A钛合金或Ti‑13钛合金材料，所述三角双驱动机构（3‑1）设置有三角横梁（3‑1‑4）、连接梁Ⅱ（3‑1‑6）和底梁（3‑1‑7），所述三角横梁（3‑1‑4）为等腰三角形，所述连接梁Ⅱ（3‑1‑6）设置在三角双驱动机构（3‑1）中心，所述连接梁Ⅱ（3‑1‑6）的两端分别与三角横梁（3‑1‑4）和底梁（3‑1‑7）刚性连接，所述三角双驱动机构（3‑1）的两侧对称设置有直圆柔性铰链Ⅰ（3‑1‑1）、连接梁Ⅰ（3‑1‑2）和直圆柔性铰链Ⅱ（3‑1‑3），所述连接梁Ⅰ（3‑1‑2）前端通过直圆柔性铰链Ⅱ（3‑1‑3）与三角横梁（3‑1‑4）刚性连接，所述连接梁Ⅰ（3‑1‑2）后端通过直圆柔性铰链Ⅰ（3‑1‑1）与底梁（3‑1‑7）刚性连接，所述三角横梁（3‑1‑4）的底角为α，其中，底角α的取值范围为15°~45°，所述直圆柔性铰链Ⅰ（3‑1‑1）和直圆柔性铰链Ⅱ（3‑1‑3）的铰链厚度为h，其中，h的取值范围为0.2~0.8mm，所述三角横梁（3‑1‑4）前端中心设置有半圆驱动头（3‑1‑5），所述半圆驱动头（3‑1‑5）与动导轨（2‑3）滑动接触，所述半圆驱动头（3‑1‑5）接触端面涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料，所述半圆驱动头（3‑1‑5）的竖直高度为N，其中，N=（M‑2）mm，N<M可以保证有效接触面积，提高传动效率，所述底梁（3‑1‑7）上设置有基米螺钉螺孔（3‑1‑8）、梯形槽Ⅰ（3‑1‑9）、加载通孔（3‑1‑10）和梯形槽Ⅱ（3‑1‑11），所述基米螺钉（3‑4）安装于基米螺钉螺孔（3‑1‑8）内，所述梯形槽Ⅰ（3‑1‑9）和梯形槽Ⅱ（3‑1‑11）对称设置在三角双驱动机构（3‑1）的底梁（3‑1‑7）两侧，所述加载通孔（3‑1‑10）内穿过螺纹加载器（4），所述叠堆压电陶瓷（3‑2）置于三角双驱动机构（3‑1）内，所述保护片（3‑3）安装于叠堆压电陶瓷（3‑2）与基米螺钉（3‑4）之间，所述保护片（3‑3）采用钨钢材料。