大功率精密压电超声驱动平台及其驱动方法_2

文档序号:9455431阅读:来源:国知局
11]所述固定外架I为一侧端部设置有法兰的薄壁圆环体结构,所述固定外架I法兰四周沿圆周方向均匀设置有q个通孔1-1结构,其用于实现固定外架I的固定安装,其中q为大于等于I的整数;所述固定外架I薄壁圆环体靠近法兰部分设置有通孔1-2结构,其用于实现通电导线的引出;所述固定外架I薄壁圆环体靠近悬臂端部内侧设置有圆弧状滑道
1-3结构,其用于与滚动体5配合连接实现转动平台4的旋转导向与支撑;所述固定外架I法兰一侧端部表面中心位置设有阶梯孔1-4结构,其用于实现第一弹性体2的安装布置;所述所述固定外架I法兰另一侧端部表面中心位置设有阶梯孔1-6结构,其用于实现内六角螺栓9的安装布置;所述固定外架I法兰端部表面阶梯孔1-4结构中心位置设有通孔1-5结构,其用于与内六角螺栓9间隙配合实现第一弹性体2的紧固安装。
[0012]所述第一弹性体2为两侧端部均设置有螺纹孔2-4结构的圆柱体结构,所述第一弹性体2 —侧端部螺纹孔2-4用于与内六角螺栓9旋合连接实现第一弹性体2的紧固连接,所述第一弹性体2另一侧端部螺纹孔2-4用于与紧固连接件8旋合连接,通过蝶形弹簧7实现驱动平台的加压预紧;所述第一弹性体2 —侧端部设置有外螺纹2-1结构,其用于与第二弹性体3的螺纹孔3-1结构旋合连接,实现第一弹性体2与第二弹性体3的紧固连接;所述第一弹性体2外圆周表面上沿圆周方向均匀设置有m个外平面2-2结构,其用于通过胶粘工艺实现m片矩形压电陶瓷片2-3的紧固连接,其中m为大于等于I的整数;所述布置于第一弹性体2外平面2-2上的矩形压电陶瓷片2-3采用J31激振模式进行激励,且均沿厚度方向极化;所述布置于第一弹性体2外平面2-2上的矩形压电陶瓷片2-3的形变方向与第一弹性体2的中心轴线均成平行布置关系。
[0013]所述第二弹性体3为梳齿型第二弹性体,所述梳齿型第二弹性体3 —侧端部表面沿圆周方向均匀设置有P片矩形压电陶瓷片3-5,所述P片矩形压电陶瓷片3-5通过胶粘工艺实现与梳齿型第二弹性体3 —侧端部表面紧固连接;所述布置于梳齿型第二弹性体3一侧端部表面上的矩形压电陶瓷片3-5采用七激振模式,且均沿厚度方向极化;所述梳齿型第二弹性体3布置矩形压电陶瓷片3-5 —侧端部表面中心位置设有螺纹孔3-1结构,其用于与第一弹性体2 —侧端部外螺纹2-1旋合连接,实现第一弹性体2与第二弹性体3的紧固连接;所述梳齿型第二弹性体3另一侧端部表面中心位置设有圆形凹槽3-3结构;所述梳齿型第二弹性体3圆形凹槽3-3结构一侧端部表面设置有梳齿3-6结构,所述梳齿型第二弹性体3梳齿3-6结构表面设置有摩擦材料3-4,其用于增大第二弹性体3与转动体4或转动台4接触表面的摩擦力,实现本发明高性能输出;所述梳齿型第二弹性体3圆形凹槽3-3结构与螺纹孔3-1结构中心位置设有通孔3-2结构,其用于实现输出轴9或紧固连接件8的间隙布置。
[0014]所述转动平台4为板结构,所述转动平台4 一侧端部表面中心位置设有圆形凹槽4-1结构,其与第二弹性体3的圆形凹槽3-3结构相对布置;所述转动平台4另一侧端部表面中心位置设有沉头孔4-2结构,其用于实现推力球轴承6的紧密配合;所述转动平台4圆形凹槽4-1结构与沉头孔4-2结构之间设置有通孔4-3结构,其用于实现紧固连接件8的间隙布置;所述转动平台4外圆周表面设置有圆弧形滑道4-5结构,其用于与滚动体5配合连接实现转动平台4的旋转导向与支撑;所述转动平台4另一侧端部表面沿圆周方向均匀设置有r个螺纹孔4-4结构,其用于与负载旋合连接实现驱动平台旋转运动与动力的输出,其中r为大于等于I的整数。
[0015]所述紧固连接件8为一侧端部设有内六角孔的圆柱体结构,所述紧固连接件8另一侧端部设置有外螺纹8-1结构,其用于与第一弹性体2 —侧端部的螺纹孔2-4旋合连接实现驱动平台的加压预紧;所述紧固连接件8内六角孔与外螺纹8-1结构之间的外圆柱表面8-2用于与推力球轴承6紧密配合连接。
[0016]所述布置于第一弹性体2上的矩形压电陶瓷片2-3构成激振组A,所述布置于第二弹性体3上的矩形压电陶瓷片3-5构成激振组B。
[0017]所述一种用于贴片式梁板复合激振的大功率精密压电超声驱动平台的驱动方法的具体实施方案为:所述激振组A通以某一超声频率(一般大于16 kHz)的交流激励电信号,激发其所在的第一弹性体2产生纵向振动模态;所述激振组B通以同一超声频率(一般大于16 kHz)的交流激励电信号,激发其所在的第二弹性体3产生弯曲振动模态或径向伸缩振动模态;所述激振组A与激振组B通以交流激励电信号的幅值相同、驱动相位差为90度或270度;利用振动模态的叠加耦合,在第二弹性体3与转动体4或转动平台4的接触表面上产生驱动行波,形成驱动摩擦力,通过调节激振组A与激振组B交流激励电信号的相位差,可实现本发明正反两个方向的运动输出;所述交流激励电信号可为正弦、方波或锯齿波等周期电信号。
[0018]【具体实施方式】二:结合图12、图13和图26说明本实施方式。本实施方式提供了一种纵振夹心式梁板复合激振的大功率精密压电超声驱动平台及其驱动方法的具体实施方案。所述纵振夹心式梁板复合激振的大功率精密压电超声驱动平台的结构组成和连接方式与【具体实施方式】一相同,区别在于其第一弹性体2的具体结构组成与驱动方法不同。
[0019]所述第一弹性体2由前匹配端2-1、通电电极片2-2、环形压电陶瓷片2_3、后匹配端2-4和绝缘套筒2-5组成;所述前匹配端2-1为阶梯轴结构,所述前匹配端2-1 —侧端部设置有螺纹孔2-1-1结构,其用于与内六角螺栓9旋合连接实现第一弹性体2的固定安装;所述前匹配端2-1另一侧端部设置有外螺纹2-1-3结构,其用于与后匹配端2-4 —侧端部的螺纹孔2-4-2结构旋合连接实现通电电极片2-2、环形压电陶瓷片2-3和绝缘套筒2_5的夹紧连接;所述前匹配端2-1阶梯圆环面与另一侧端部外螺纹2-1-3结构之间的外圆柱表面2-1-2用于绝缘套筒2-5的套接安装。所述环形压电陶瓷片2-3采用43激振模式,且其均沿厚度方向极化,所述通电电极片2-2为设置有凸耳结构的圆环形铜片,4i片环形压电陶瓷片2-3与4i+l片通电电极片2-2通过绝缘套筒2-5相互间隔套接于前匹配端2_1阶梯圆环面与外螺纹2-1-3结构之间的外圆柱表面2-1-2上,其中i为大于等于I的整数;所述绝缘套筒2-5为薄壁圆环状结构。所述后匹配端2-4为圆柱体结构,所述后匹配端2-4一侧端部设置有外螺纹2-4-1结构,其用于与第二弹性体3的螺纹孔3-1旋合连接实现第一弹性体2与第二弹性体3的紧固连接;所述后匹配端2-4另一侧端部表面设置有螺纹孔
2-4-2结构,其用于与第一弹性体2前匹配端2-1 —侧端部外螺纹2-1-3结构旋合连接实现通电电极片2-2、环形压电陶瓷片2-3和绝缘套筒2-5的夹紧连接;所述后匹配端2-4另一侧端部位置设有螺纹孔2-4-3结构,其用于与紧固连接件8旋合连接实现驱动平台的加压预紧。
[0020]所述布置于第一弹性体2上的环形压电陶瓷片2-3构成激振组A,所述布置于第二弹性体3上的矩形压电陶瓷片3-5构成激振组B。
[0021]所述一种用于纵振夹心式梁板复合激振的大功率精密压电超声驱动平台的驱动方法的具体实施方案为:所述激振组A通以某一超声频率(一般大于16 kHz)的交流激励电信号,激发其所在的第一弹性体2产生纵向振动模态;所述激振组B通以同一超声频率(一般大于16 kHz)的交流激励电信号,激发其所在的第二弹性体3产生弯曲振动模态或径向伸缩振动模态;所述激振组A与激振组B通以交流激励电信号的幅值相同、驱动相位差为90度或270度;利用振动模态的叠加耦合,在第二弹性体3与转动体4或转动平台4的接触表面上产生驱动行波,形成驱动摩擦力,通过调节激振组A与激振组B交流激励电信号的相位差,可实现本发明正反两个方向的运动输出;所述交流激励电信号可为正弦、方波或锯齿波等周期电信号。
[0022]【具体实施方式】三:结合图13、图14和图27说明本实施方式。本实施方式提供了一种扭振夹心式梁板复合激振的大功率精密压电超声驱动平台及其驱动方法的具体实施方案。所述扭振夹心式梁板复合激振的大功率精密压电超声驱动平台的结构组成和连接方式与【具体实施方式】一相同,区别在于其第一弹性体2的具体结构组成与驱动方法不同。
[0023]所述第一弹性体2由前匹配端2-1、通电电极片2-2、环形压电陶瓷片2_3、后匹配端2-4和绝缘套筒2-5组成;所述前匹配端2-1为阶梯轴结构,所述前匹配端2-1 —侧端部设置有螺纹孔2-1-1结构,其用于与内六角螺栓9旋合连接实现第一弹性体2的固定安装;所述前匹配端2-1另一侧端部设置有外螺纹2-1-3结构,其用于与后匹配端2-4 —侧端部的螺纹孔2-4-2结构旋合连接实现通电电极片2-2、环形压电陶瓷片2-3和绝缘套筒2_5的夹紧连接;所述前匹配端2-1阶梯圆环面与另一侧端部外螺纹2-1-3结构之间的外圆柱表面2-1-2用于绝缘套筒2-5的套接安装。所述环形压电陶瓷片2-3采用1激振模式,且其均沿厚度方向极化,所述通电电极片2-2为设置有凸耳结构的圆环形铜片,4i片环形压电陶瓷片2-3与4i+l片通电电极片2-2通过绝缘套筒2-5相互间隔套接于前匹配端2_1阶梯圆环面与外螺纹2-1-3结构之间的外圆柱表面2-1-2上,其中i为大于等于I的整数;所述绝缘套筒2-5为薄壁圆环状结构。所述后匹配端2-4为圆柱体结构,所述后匹配端2-4一侧端部设置有外螺纹2-4-1结构,其用于与第二弹性体3的螺纹孔3-1旋合连接实现第一弹性体2与第二弹性体3的紧固连接;所述后匹配端2-4另一侧端部表面设置有螺纹孔2-4-2结构,其用于与第一弹性体2前匹配端2-1 —侧端部外螺纹2-1-3结构旋合连接实现通电电极片2-2、环形压电陶瓷片2-3和绝缘套筒2-5的夹紧连接;所述后匹配端2-4另一侧端部位置设有螺纹孔2-4-3结构,其用于与紧固连接件8旋合连接实现驱动平台的加压预紧。
[0024]所述布置于第一弹性体2上的环形压电陶瓷片2-3构成激振组A,所述布置于第二弹性体3上的矩形压电陶瓷片3-5构成激振组B。
[0025]所述一种用于扭振夹心式梁板复合激振的大功率精密压电超声驱动平台的驱动方法的具体实施方案为:所述激振组A通以某一超声频率(一般大于16 kHz)的交流激励电信号,激发其所在
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