一种摩擦力可调式非对称旋转惯性压电驱动器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种摩擦力可调式非对称旋转惯性压电驱动器，属于精密驱动技术。它是由质量块、压电双晶片、夹持块、输出轴、紧定螺钉、套筒、轴、连杆、旋紧螺钉、轴承、定位块、底座等组成，其中输出轴上分别连接非对称旋转驱动装置和摩擦力调节装置，由质量块、压电双晶片和夹持块组成精密驱动单元。本实用新型基于非对称惯性冲击原理，解决了装置摩擦力不可控的问题，通过调节摩擦力的大小来解决非对称惯性压电驱动器的回退问题，实现运动平稳、定位精度高的驱动定位目标。
【专利说明】
一种摩擦力可调式非对称旋转惯性压电驱动器
技术领域
[0001]本实用新型属于精密驱动技术领域，涉及一种驱动定位装置，具体涉及一种摩擦力可调式非对称旋转惯性压电驱动器。
【背景技术】
[0002]非对称旋转惯性压电驱动器是惯性压电驱动器的一个重要分支，其工作原理是在惯性和摩擦的作用下通过逆压电效应使电能转化为机械能的转换装置。惯性压电驱动器具有结构简单、工作频带宽、分辨率高、工作行程大等优点，在高精度定位装置、医疗机械和机器人系统等领域得到广泛的应用。但是，在现有的基于非对称惯性驱动原理的压电驱动器中仍然存在摩擦力变化复杂、回退率大、控制精度低、性能稳定性差等问题，在一定程度上阻碍了压电驱动器的进一步发展。
[0003]由于惯性式压电驱动器具有较高的运动精度、响应速度快和低速大转矩等优势，受到越来越多的关注。目前，采用压电双晶片作为驱动元件的压电驱动器具有输出位移大的优点，但是采用对称电信号进行激励的非对称惯性压电驱动器的回退率较大，需要对反向位移的进行控制，通过调节摩擦力在反向驱动力矩和正向驱动力矩之间，可以便驱动器实现无回退的定向运动。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有的非对称惯性压电驱动器的回退问题，提供一种摩擦力可调的精密驱动定位装置。采用压电双晶片作为驱动元件，由质量块、压电双晶片和夹持块组成精密驱动单元，精密驱动单元通过非对称惯性驱动原理实现微纳米级的旋转运动，由铰链四杆机构和螺旋调节机构做成的摩擦力调节装置用于摩擦力的控制，解决了非对称惯性压电驱动器的驱动稳定性差和回退的问题。
[0005]本实用新型的技术方案是:包括输出轴、在对称电信号激励下非对称旋转驱动装置和摩擦力调节装置;所述的精密驱动单元通过非对称惯性驱动原理实现微纳米级的旋转运动，所述的由铰链四杆机构和螺旋调节机构做成的摩擦力调节装置用于摩擦力的控制，所述的非对称旋转驱动装置通过输出轴与轴承过盈配合实现旋转中心的固定，通过旋转螺旋调节装置来改变铰链四杆机构形状，调节连杆与输出轴的摩擦力。
[0006]其中，所述的摩擦力可调式非对称旋转惯性压电驱动器包括非对称旋转驱动装置和摩擦力调节装置，其特征在于:所述的非对称旋转驱动装置由质量块、压电双晶片、螺栓、夹持块、输出轴、套筒、紧定螺钉组成，质量块通过螺栓连接对称布置在每个压电双晶片的一侧，在压电双晶片的另一侧通过螺栓固定在套筒和夹持块之间，且压电双晶片在套筒一侧的夹持深度与夹持块一侧的夹持深度不同，在套筒两侧的质量块和压电双晶片反对称布置，套筒与输出轴通过紧定螺钉连接，所述的摩擦力调节装置由铰链四杆机构和螺旋调节机构组成，铰链四杆机构包括连杆、滑块，螺旋调节机构包括轴承、螺母、旋紧螺钉和底座，连杆通过滑块在底座上的十字槽来限定铰链的移动，且四根连杆长度相同，非对称旋转驱动装置通过输出轴与轴承过盈配合实现旋转中心的固定，通过旋转螺旋调节装置来改变铰链四杆机构形状，调节连杆与输出轴的摩擦力。
[0007]本实用新型的优点在于，通过铰链四杆机构可以实现摩擦力的对称分布，便于实现结构的稳定性以及对机构回退率进行调节，从而提高该种旋转式压电驱动器的精度和应用性。
【附图说明】
[0008]图1是摩擦力可调式非对称旋转惯性压电驱动器的结构示意图；
[0009]图2是摩擦力调节装置的俯视图；
[0010]图3是压电驱动装置的俯视图；
[0011 ]图4是激励压电驱动装置的信号施加示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合图1-4给出的实施例对本实用新型的结构及原理作进一步阐述。本实施方式的一种摩擦力可调式非对称旋转惯性压电驱动器包括质量块1、压电双晶片2、夹持块
7、输出轴4、套筒5、紧定螺钉6、连杆8、滑块9、旋紧螺钉12、轴承10、螺母11和底座13。在矩形压电双晶片2的一侧用螺栓3固定连接两个相同的质量块I构成压电双晶片振子，在矩形压电双晶片2的另一侧用螺栓固定在夹持块7和套筒5中间，夹持端两侧存在一定的夹持差。套筒5通过紧定螺钉6与轴4相连，轴4与轴承10内圈过盈配合，轴承10的外圈与底座13的中心孔过盈配合。底座13的上表面刻有十字槽，铰链四杆机构的旋转轴7在十字槽内移动，如图2所示。连杆801和连杆802通过滑块901构成铰链，连杆802和连杆803通过滑块902构成铰链，连杆803和连杆804通过滑块903构成铰链，连杆804和连杆801通过滑块904构成铰链，旋紧螺钉12的顶端顶在铰链四杆机构的滑块9上。
[0013]本实用新型的工作方式:将如图4所示的电压信号施加到压电双晶片2上，压电双晶片2在垂直于厚度方向往复振动，套筒5的和夹持块3的非对称的机械夹持结构导致压电双晶片2的振幅、速度、加速度不同，产生的驱动力和驱动力矩也不同。通过调节旋紧螺钉，推动滑块9，使连杆802和804的间隙减小，连杆8与输出轴4之间的正压力增大，连杆8与输出轴4之间的摩擦力增大，调节摩擦力矩在驱动器的向后的驱动力矩和向前的驱动力矩之间可以有效的避免回退现象，铰链四杆机构和螺旋拧紧机构使用有利于提高驱动器运动的稳定性和精度。
【主权项】
1.一种摩擦力可调式非对称旋转惯性压电驱动器，包括非对称旋转驱动装置和摩擦力调节装置，其特征在于:所述的非对称旋转驱动装置由质量块(I)、压电双晶片(2)、螺栓(3)、输出轴(4)、套筒(5)、紧定螺钉(6)、夹持块(7)组成，质量块(I)通过螺栓连接对称布置在每个压电双晶片(2)的一侧，在压电双晶片的另一侧通过螺栓(3)固定在套筒(5)和夹持块(7)之间，且压电双晶片(2)在套筒(5)—侧的夹持深度与夹持块(7)另一侧的夹持深度不同，在套筒(5)两侧的质量块(I)和压电双晶片(2)反对称布置，套筒(5)与输出轴(4)通过紧定螺钉(6)连接，所述的摩擦力调节装置由铰链四杆机构和螺旋调节机构组成，铰链四杆机构包括连杆(8)、滑块(9)，螺旋调节机构包括轴承(10)、螺母(11)、旋紧螺钉(12)和底座(13)，连杆(8)通过滑块(9)在底座(13)上的十字槽来限定铰链的移动，且四根连杆(801、.802、803、804)长度相同，非对称旋转驱动装置通过输出轴(4)与轴承(10)过盈配合实现旋转中心的固定，通过旋转螺旋调节装置来改变铰链四杆机构形状，调节连杆(8)与输出轴(4)的摩擦力。
【文档编号】H02N2/14GK205584047SQ201520998109
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年11月30日
【发明人】程光明, 邢春美, 温建明, 嵇佳, 曾平, 郑丁斌
【申请人】浙江师范大学