一种两次步进压电旋转驱动器的制作方法

本实用新型涉及一种两次步进压电旋转驱动器，属于微纳精密驱动技术领域。

背景技术：

伴随着精密超精密加工、电子学、生物技术、精密测量等领域的快速发展，对微纳米精密驱动技术的要求越来越高，各研究机构也在积极对大行程、高精度的压电驱动器进行研究。在现有大行程、高精度的压电驱动器中，通常可将驱动过程分为压电叠堆伸长阶段和压电叠堆回缩阶段，利用压电叠堆的缓慢伸长和快速回缩实现。在此过程中，只能通过压电叠堆伸长阶段实现驱动器的正向旋转驱动，压电叠堆回缩阶段无法使驱动器正向旋转，甚至会使驱动器回退，极大的降低了驱动器的输出效率。

技术实现要素：

为了在实现大行程、高精度的同时，提高驱动器的输出效率，本实用新型公开一种两次步进压电旋转驱动器。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种两次步进压电旋转驱动器，包括基座、驱动柔性铰链、压电叠堆、U形板、平行四边形柔性铰链a、平行四边形柔性铰链b、旋转平台、轴承、三角形微凸起、底座以及心轴；基座、驱动柔性铰链和U形板顺次刚性连结为一体，通过基座固定在底座上，压电叠堆紧配合安装在驱动柔性铰链内部，U形板两U形臂内侧设置有平行四边形柔性铰链a、b,平行四边形柔性铰链a、b外表面加工有三角形微凸起，三角形微凸起与旋转平台相接触，旋转平台、轴承、心轴配合安装于底座上；平行四边形柔性铰链a向U形板的U形底部倾斜，关于心轴中心线中心对称的平行四边形柔性铰链a、b可改变平行四边形柔性铰链a、b外表面与旋转平台之间的正压力，关于心轴中心线中心对称的三角形微凸起使平行四边形柔性铰链a、b外表面沿X轴正向和负向的摩擦系数不同，在两者共同作用下，电信号激励压电叠堆的伸长/缩短变形，带动U形板沿X轴正向/负向往复运动，在一个工作周期内，平行四边形柔性铰链a、b交替驱动旋转平台，实现逆时针方向上的两次转动。

U形板两U形臂内侧设置有倾斜角度相同的平行四边形柔性铰链a、b，压电叠堆伸长时，U形板沿X轴负向运动，平行四边形柔性铰链b外表面受到沿X轴正方向的摩擦力作用，平行四边形柔性铰链b具有向X轴正方向形变的趋势，与旋转平台表面之间的正压力减小，平行四边形柔性铰链a外表面受到沿X轴正方向的摩擦力，具有向X轴正方向形变的趋势，与旋转平台表面之间的正压力增大，从而使得平行四边形柔性铰链a与旋转平台之间的摩擦力大于平行四边形柔性铰链b与旋转平台之间的摩擦力，旋转平台逆时针转动；当压电叠堆缩短时，平行四边形柔性铰链b与旋转平台之间摩擦力大于平行四边形柔性铰链a与旋转平台之间的摩擦力，使得旋转平台继续逆时针旋转。

在平行四边形柔性铰链a、b外表面上加工有非中心对称形的三角形微凸起，且三角形微凸起的倾斜方向与所在的平行四边形柔性铰链倾斜方向一致，使倾向侧的摩擦系数大于另一侧；平行四边形柔性铰链a外表面沿X轴正方向的摩擦系数大于沿X轴负方向的摩擦系数；平行四边形柔性铰链b外表面沿X轴负方向的摩擦系数大于沿X轴正方向的摩擦系数。

本实用新型的有益效果是：利用一个压电叠堆在一次工作周期内，使驱动器产生，两次步进，提高驱动器的输出效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1所示为本实用新型的整体结构示意图；

图2所示为本实用新型的工作原理图；

图3所示为本实用新型的平行四边形柔性铰链a表面三角形微凸起放大图；

图4所示为本实用新型的平行四边形柔性铰链b表面三角形微凸起放大图；

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图4所示，本实施方式提供一种两次步进压电旋转驱动器的具体实施方案。所述的一种两次步进压电旋转驱动器利用一个压电叠堆(3)在一次工作周期内，使驱动器产生两次步进；结构包括基座(1)、驱动柔性铰链(2)、压电叠堆(3)、U形板(4)、平行四边形柔性铰链a(5)、平行四边形柔性铰链b(6)、旋转平台(7)、轴承(8)、三角形微凸起(9)、底座(10)以及心轴(11)；基座(1)、驱动柔性铰链(2)和U形板(4)顺次刚性连结为一体，通过基座(1)固定在底座(10)上，压电叠堆(3)紧配合安装在驱动柔性铰链(2)内部，U形板(4)两U形臂内侧设置有平行四边形柔性铰链a(5)、b(6),平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)外表面加工有三角形微凸起(9)，三角形微凸起(9)与旋转平台(7)相接触，旋转平台(7)、轴承(8)、心轴(11)配合安装于底座(10)上；平行四边形柔性铰链a(5)向U形板(4)的U形底部倾斜，关于心轴(11)中心线中心对称的平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)可改变平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)外表面与旋转平台(7)之间的正压力，关于心轴(11)中心线中心对称的三角形微凸起(9)使平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)外表面沿X轴正向和负向的摩擦系数不同，在两者共同作用下，电信号激励压电叠堆(3)的伸长/缩短变形，带动U形板(4)沿X轴正向/负向往复运动，在一个工作周期内，平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)交替驱动旋转平台(7)，实现逆时针方向上的两次转动。

U形板(4)两U形臂内侧设置有倾斜角度相同的平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)，压电叠堆(3)伸长时，U形板(4)沿X轴负向运动，平行四边形柔性铰链b(6)外表面受到沿X轴正方向的摩擦力作用，平行四边形柔性铰链b(6)具有向X轴正方向形变的趋势，与旋转平台(7)表面之间的正压力减小，平行四边形柔性铰链a(5)外表面受到沿X轴正方向的摩擦力，具有向X轴正方向形变的趋势，与旋转平台(7)表面之间的正压力增大，从而使得平行四边形柔性铰链a(5)与旋转平台(7)之间的摩擦力大于平行四边形柔性铰链b(6)与旋转平台(7)之间的摩擦力，旋转平台(7)逆时针转动；当压电叠堆(3)缩短时，平行四边形柔性铰链b(6)与旋转平台(7)之间摩擦力大于平行四边形柔性铰链a(5)与旋转平台(7)之间的摩擦力，使得旋转平台(7)继续逆时针旋转。

在平行四边形柔性铰链a(5)、b(6)外表面上加工有非中心对称形的三角形微凸起(9)，且三角形微凸起(9)的倾斜方向与所在的平行四边形柔性铰链倾斜方向一致，使倾向侧的摩擦系数大于另一侧；平行四边形柔性铰链a(5)外表面沿X轴正方向的摩擦系数大于沿X轴负方向的摩擦系数；平行四边形柔性铰链b(6)外表面沿X轴负方向的摩擦系数大于沿X轴正方向的摩擦系数。