[发明专利]一种蠕动式被动箝位压电驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电驱动器，具体涉及一种蠕动式被动箝位压电驱动器。

背景技术

压电驱动是目前全球应用比较广泛的驱动方式，主要分为超声频率驱动的超声波电机和低频率驱动的箝位式压电驱动器。超声频率驱动主要利用定子的共振驱动转子的运行，多用于输出力大，响应速度快的场合。箝位式压电驱动器是利用压电叠堆通电伸长时，推动机构发生形变实现对动子的夹紧与放松，并推动动子运动的一种微驱动装置，其工作原理类似与蠕动类爬行动物，因此也通常被称为尺蠖式或蠕动式压电驱动器，其主要应用在输出力大、定位精确和低速运行的环境。目前国内以超声驱动装置的研究相对较多并且得到了一定的应用，而低频压电驱动的研究相对较少，而且大多数都处于实验室研究阶段，并未得到广泛的应用。而国外在两个方面的研究均较多，而且在航天、工业制造以及精密驱动方面有了广泛的应用。国内目前对主动箝位式的压电驱动器研究较多，但存在着一定缺点。首先，主动箝位式压电驱动器是通电箝位夹紧装置，在断电的条件下驱动器不能实现对导轨的锁紧，必须要保持通电电压才能实现。其次，主动箝位装置多数是通过压电叠堆通电伸长使柔性铰链变形实现对导轨的夹紧，如果箝位装置与导轨间的间隙较大，则箝位装置对导轨的箝位力较小或者不能箝位，压电叠堆的性能不能完全发挥；如果箝位装置与导轨间的距离太小，并且箝位装置加工精度较低，则会导致压电叠堆断电时，箝位装置不能与导轨完全分离，两者之间产生滑动摩擦，导致箝位装置磨损，加工精度要求较高，压电叠堆预紧力和箝位预紧力不易调整。本文涉及的被动箝位式电机具有体积小、结构简单，能断电自锁以及压电叠堆预紧力和箝位预紧力可独立调整的功能，一定程度上降低了对加工精度的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有主动箝位压电驱动器存在断电不能自锁，压电叠堆预紧力和箝位预紧力不易调整的问题，进而提出一种蠕动式被动箝位压电驱动器。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种蠕动式被动箝位压电驱动器包括第一箝位机构、驱动机构、第二箝位机构和导轨；

所述第一箝位机构包括第一上箝位板、第一下箝位板、两个第一箝位压电叠堆、两个第一紧固件、两个第一支撑柱和两个第一预紧杆，所述每个第一预紧杆由第一上圆柱、第一下圆柱和位于第一上圆柱和第二下圆柱之间并与二者连接为一体的第一伸缩杆构成，第一上箝位板和第一下箝位板上下平行设置，且第一上箝位板和第一下箝位板之间通过两个第一预紧杆支撑连接，每个第一预紧杆上的第一上圆柱和第二上圆柱分别穿设在第一上箝位板和第一下箝位板上，穿设在第一上箝位板上的第一上圆柱的上端部连接有一个第一连接件，第一上箝位板的下端面具有第一上箝位头，与第一上箝位头相对应的第一下箝位板的上端面具有第一下箝位头，两个第一箝位压电叠堆设置在第一上箝位板和第一下箝位板之间，位于每个第一箝位压电叠堆上方的第一上箝位板上垂直旋拧有一个第一紧固件，第一紧固件的下端部与第一箝位压电叠堆的上表面之间设置有一个第一支撑柱；

所述第二箝位机构包括第二上箝位板、第二下箝位板、两个第二箝位压电叠堆、两个第二紧固件、两个第二支撑柱和两个第二预紧杆，所述每个第二预紧杆由第二上圆柱、第二下圆柱和位于第二上圆柱与第二下圆柱之间并与二者连接为一体的第二伸缩杆构成，第二上箝位板和第二下箝位板上下平行设置，且第二上箝位板和第二下箝位板之间通过两个第二预紧杆连接，每个第二预紧杆上的第二上圆柱和第二下圆柱分别穿设在第二上箝位板和第二下箝位板上，穿设在第二上箝位板上的第二上圆柱上连接有一个第二连接件，第二上箝位板的下端面具有第二上箝位头，与第二上箝位头相对应的第二下箝位板的上端面具有第二下箝位头，两个第二箝位压电叠堆分别设置在第二上箝位板和第二下箝位板之间，位于每个第二箝位压电叠堆上方的第二上箝位板上垂直旋拧有一个第二紧固件，第二紧固件的下端部与第二箝位压电叠堆的上表面之间设置有一个第二支撑柱；

第一箝位机构和第二箝位机构设置在导轨上，且导轨依次穿设在第一箝位机构的第一上箝位头和第一下箝位头之间和第二箝位机构的第二上箝位头和第二下箝位头之间，第一箝位机构和第二箝位机构之间通过驱动机构连接；

所述驱动机构包括上驱动机构和下驱动机构，上驱动机构包括上驱动压电叠堆、上柔性铰链、上伸缩杆和上紧固件，上驱动压电叠堆位于第一上箝位板和第二上箝位板之间且上驱动压电叠堆的两端搭设在第一上箝位板和第二上箝位板上，第一上箝位板和第二上箝位板之间连接有上伸缩杆，上紧固件水平旋拧在第二上箝位板上，上柔性铰链设置在上紧固件和上驱动压电叠堆之间；