基于二自由度压电作动器的精密工作台及对应压电作动器的制作方法

本实用新型涉及加工工作台领域，特别是涉及基于二自由度压电作动器的精密工作台及对应压电作动器。

背景技术：

随着生产力的提高，如今的产品越来越往小型化、智能化、集成化方向发展，而这也是为机械加工出的一道难题。而机械加工中必不可少的就是零件的定位，由于传统的电磁电机必需加上减速器方可应用在定位台上，而这大大限制了定位台成本的降低。近年来，压电作动器在精密定位方面得到了应用，由于其断电自锁的特点以及可达纳米级的微小步距，使得压电作动器无需减速器即可直接应用到定位台上。虽然压电作动器步距极小，但是现有的压电作动器驱动的定位台需要各个自由度都配备一个压电作动器和一个移动台，这无疑增加了定位台的体积重量和成本。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本实用新型提供基于二自由度压电作动器的精密工作台及对应压电作动器，该工作台基于二自由度压电作动器，其可以很好的解决以上问题，单个压电作动器即可输出二自由度驱动力，并且移动台只需一个，结构简单紧凑，具有非常好的应用前景，为达此目的，本实用新型提供基于二自由度压电作动器的精密工作台及对应压电作动器，包括工作台面、滚子滑轨固定螺钉、滚子滑轨和二自由度压电作动器，所述二自由度压电作动器包括振子、驱动足、压盖、固定套筒、压电陶瓷片、压紧螺钉、固定轴、键、套筒固定螺钉、压力传感器和压力调节螺钉，所述工作台面的两侧各有一个侧板，所述工作台面两侧的侧板下方各有一个滚子滑轨，所述滚子滑轨的槽内放有滚子，所述滚子滑轨两端弯折部通过滚子滑轨固定螺钉与侧板外壁相连，所述固定套筒通过套筒固定螺钉固定在工作台面底部，所述固定套筒内有压力传感器，所述压力调节螺钉穿过工作台面抵住压力传感器后端，所述振子顶部有固定轴，所述固定轴通键安装在过固定套筒底部的插孔内，所述振子为十字，所述振子的端部弯折，所述振子的四个弯折端的下方有对应的驱动足，所述压紧螺钉穿过压盖将成对的压电陶瓷片固定安装在对应振子的弯折端的斜面上。

本实用新型的进一步改进，每个滚子滑轨有至少2排滚子，考虑实际运动稳定性最好使用两排或两排以上的滚子。

本实用新型的进一步改进，所述振子的弯折端的斜面为45°，为了达到最好效果最好采用45°斜面。

本实用新型的进一步改进，所述压力传感器采用纽扣式压力传感器，压力传感器主要采用纽扣式压力传感器。

本实用新型提供一种基于二自由度压电作动器的精密工作台的二自由度压电作动器，所述二自由度压电作动器包括振子、驱动足、压盖、固定套筒、压电陶瓷片、压紧螺钉、固定轴、键、套筒固定螺钉、压力传感器和压力调节螺钉，所述固定套筒通过套筒固定螺钉固定在工作台面底部，所述固定套筒内有压力传感器，所述压力调节螺钉穿过工作台面抵住压力传感器后端，所述振子顶部有固定轴，所述固定轴通键安装在过固定套筒底部的插孔内，所述振子为十字，所述振子的端部弯折，所述振子的四个弯折端的下方有对应的驱动足，所述压紧螺钉穿过压盖将成对的压电陶瓷片固定安装在对应振子的弯折端的斜面上。

本实用新型压电作动器的进一步改进，所述振子的弯折端的斜面为45°，为了达到最好效果最好采用45°斜面。

本实用新型压电作动器的进一步改进，所述压力传感器采用纽扣式压力传感器。

本实用新型基于二自由度压电作动器的精密工作台及对应压电作动器，其采用二自由度压电作动器，工作时压力调节螺钉调节好压力后，给四对压电陶瓷片通高频正弦电压，弹性体作为基极。x方向给两对压电陶瓷片分别通Ux1sin（wt+A）和Ux1sin（wt+B）电压，y方向分别通Uy1sin（wt+C）和Uy1sin（wt+D）电压。A相位超前和滞后B相位控制x方向前进和后退，相位差控制速度大小，超前或滞后90°时速度最大，相位差为0时空振，速度为0。Y方向同理，从而实现工作台的移动，单个压电作动器即可输出二自由度驱动力，并且移动台只需一个，结构简单紧凑。

附图说明

图1为本实用新型整体示意图；

图2为本实用新型局部结构示意图；

图3为本实用新型内部结构示意图；

图4为本实用新型工作原理示意图；

图5为本实用新型椭圆轨迹示意图；

图6为本实用新型椭圆轨迹仿真图一；

图7为本实用新型椭圆轨迹仿真图二；

图8为本实用新型椭圆轨迹仿真图三；

图9为本实用新型椭圆轨迹仿真图四；

图10为本实用新型椭圆轨迹仿真图五；

图11为本实用新型椭圆轨迹仿真图六；

图12为本实用新型椭圆轨迹仿真图七；

图13为本实用新型椭圆轨迹仿真图八；

图示说明：

1，工作台面2，滚子滑轨固定螺钉3，滚子滑轨4，振子5，驱动足6，压盖7，固定套筒8，压电陶瓷片9，压紧螺钉10，固定轴11，键12，套筒固定螺钉13，压力传感器14，压力调节螺钉。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

本实用新型基于二自由度压电作动器的精密工作台及对应压电作动器，该工作台基于二自由度压电作动器，其可以很好的解决以上问题，单个压电作动器即可输出二自由度驱动力，并且移动台只需一个，结构简单紧凑，具有非常好的应用前景。

作为本实用新型工作台一种实施例，本实用新型提供一种基于二自由度压电作动器的精密工作台，包括工作台面1、滚子滑轨固定螺钉2、滚子滑轨3和二自由度压电作动器，所述二自由度压电作动器包括振子4、驱动足5、压盖6、固定套筒7、压电陶瓷片8、压紧螺钉9、固定轴10、键11、套筒固定螺钉12、压力传感器13和压力调节螺钉14，所述工作台面1的两侧各有一个侧板，所述工作台面1两侧的侧板下方各有一个滚子滑轨3，所述滚子滑轨3的槽内放有滚子，所述滚子滑轨3两端弯折部通过滚子滑轨固定螺钉2与侧板外壁相连，所述固定套筒7通过套筒固定螺钉12固定在工作台面1底部，所述固定套筒7内有压力传感器13，所述压力调节螺钉14穿过工作台面1抵住压力传感器13后端，所述振子4顶部有固定轴10，所述固定轴10通键11安装在过固定套筒7底部的插孔内，所述固定轴可以在固定套筒的插孔内轴向滑动，但周向固定，所述振子4为十字，所述振子4的端部弯折，所述振子4的四个弯折端的下方有对应的驱动足5，所述压紧螺钉9穿过压盖6将成对的压电陶瓷片8固定安装在对应振子4的弯折端的斜面上。

作为本实用新型工作台一种具体实施例，本实用新型提供如图1-4所示的一种基于二自由度压电作动器的精密工作台，包括工作台面1、滚子滑轨固定螺钉2、滚子滑轨3和二自由度压电作动器，所述二自由度压电作动器包括振子4、驱动足5、压盖6、固定套筒7、压电陶瓷片8、压紧螺钉9、固定轴10、键11、套筒固定螺钉12、压力传感器13和压力调节螺钉14，所述工作台面1的两侧各有一个侧板，所述工作台面1两侧的侧板下方各有一个滚子滑轨3，所述滚子滑轨3的槽内放有滚子，每个滚子滑轨3有至少2排滚子，考虑实际运动稳定性最好使用两排或两排以上的滚子，所述滚子滑轨3两端弯折部通过滚子滑轨固定螺钉2与侧板外壁相连，所述固定套筒7通过套筒固定螺钉12固定在工作台面1底部，所述固定套筒7内有压力传感器13，所述压力传感器采用纽扣式压力传感器，压力传感器主要采用纽扣式压力传感器，所述压力调节螺钉14穿过工作台面1抵住压力传感器13后端，所述振子4顶部有固定轴10，所述固定轴10通键11安装在过固定套筒7底部的插孔内，所述固定轴可以在固定套筒的插孔内轴向滑动，但周向固定，所述振子4为十字，所述振子4的端部弯折，所述振子4的四个弯折端的下方有对应的驱动足5，所述压紧螺钉9穿过压盖6将成对的压电陶瓷片8固定安装在对应振子4的弯折端的斜面上，所述振子4的弯折端的斜面为45°，为了达到最好效果最好采用45°斜面。

作为本实用新型压电作动器一种实施例，本实用新型提供基于二自由度压电作动器的精密工作台的二自由度压电作动器，所述二自由度压电作动器包括振子4、驱动足5、压盖6、固定套筒7、压电陶瓷片8、压紧螺钉9、固定轴10、键11、套筒固定螺钉12、压力传感器13和压力调节螺钉14，所述固定套筒7通过套筒固定螺钉12固定在工作台面1底部，所述固定套筒7内有压力传感器13，所述压力传感器采用纽扣式压力传感器，所述压力调节螺钉14穿过工作台面1抵住压力传感器13后端，所述振子4顶部有固定轴10，所述固定轴10通过键11安装在过固定套筒7底部的插孔内，所述固定轴可以在固定套筒的插孔内轴向滑动，但周向固定，所述振子4为十字，所述振子4的端部弯折，所述振子4的四个弯折端的下方有对应的驱动足5，所述压紧螺钉9穿过压盖6将成对的压电陶瓷片8固定安装在对应振子4的弯折端的斜面上，所述振子4的弯折端的斜面为45°，为了达到最好效果最好采用45°斜面。

工作原理如下：压力调节螺钉调节好压力后，给四对压电陶瓷片通高频正弦电压，弹性体作为基极。x方向给两对压电陶瓷片分别通Ux1sin（wt+A）和Ux1sin（wt+B）电压，y方向分别通Uy1sin（wt+C）和Uy1sin（wt+D）电压。A相位超前和滞后B相位控制x方向前进和后退，相位差大小控制速度，超前或滞后90°时速度最大，相位差为0时空振，速度为0。Y方向同理，工作轨迹如图5所示，工作仿真图如图6-13所示。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型所要求保护的范围。