一种变摩擦力非对称压电双向旋转驱动器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种变摩擦力非对称压电双向旋转驱动器，属于压电精密旋转驱动器，包括底座、轴承、旋转轴、旋转主体及指针。旋转主体中L形夹持块的固定位置可调，并且可以旋转一定角度，来实现变摩擦。旋转主体与旋转轴过盈配合，顶部指针与轴过盈配合，旋转轴通过角接触球轴承与底板转动连接。在周期性对称方波激励下，非对称夹持的压电双晶片产生非对称惯性冲击力，由于旋转主体中驱动臂转角的存在，轴承正压力会改变，从而旋转轴与轴承间摩擦力会变化，实现变摩擦力。对角侧压电振子的配合运动可实现双向旋转运动。本实用新型优点是能够实现双向驱动，摩擦力可控，控制方式便捷，驱动电路简化，运动平稳，结构简单。
【专利说明】
一种变摩擦力非对称压电双向旋转驱动器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种变摩擦力非对称压电双向旋转驱动器，属于压电精密驱动领域。
【背景技术】
[0002]近年来由于微纳米技术的迅猛发展，众多技术领域都需要亚微米、纳米级的微位移技术，高精密压电驱动器的研究便成为了热点，其在超精密制造、半导体工业、航空航天、自适应光学、复合材料等方面都具有广泛的实际应用。但目前研究开发的精密驱动器中摩擦力的控制装置通常存在着难于控制、非线性等问题，影响了驱动器的稳定性，且双向旋转的驱动器结构较复杂，难于调节，阻碍了其实际应用。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提出一种变摩擦力非对称压电双向旋转驱动器，采用变角度，变正压力的方式改变摩擦力，通过对角侧压电振子的配合运动实现双向旋转，以克服摩擦力难于控制、双向驱动复杂等问题，并且电路系统简单，同时角度标尺的运用使驱动器旋转角度的观察更加直观方便。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:旋转主体中的主体块10长端侧面开有U形槽，L形夹持块13通过螺栓15与之相固定，并且L形夹持块13可以旋转一定角度，第一、二、三、四压电双晶片11、12、17、19通过夹持片16与L形夹持块13固定，形成可调整的夹持差与双向旋转机构，主体块10与旋转轴5过盈配合，旋转轴5顶部过盈配合有指针4，用于测量驱动器运动，底部基板I通过角接触球轴承3与旋转轴5转动连接，基板I开有一圆形槽，用于放置角度标尺2，来观测驱动器旋转角度。
[0005]所述的变摩擦力装置，主体块10上通过螺栓15固定L形夹持块13，利用L形夹持块13的角度旋转，可将驱动臂在非对称夹持存在下产生的非对称惯性力分解为竖直向上的分力，改变轴承3的轴向力，进而可改变旋转轴5与轴承3之间的摩擦力，驱动器的摩擦力也将改变。
[0006]本实用新型所述的双向旋转结构，是通过主体块10对角侧压电振子的配合运动实现的。对角侧第一、三压电双晶片11、17或第二、四压电双晶片12、19夹持在靠近旋转轴5侧，其配合运动可分别实现顺逆时针的单向旋转运动。
[0007]本实用新型角度标尺2与基板I上端面的沉孔相配合，在驱动器旋转的过程中，可通过指针4和角度标尺2的共同作用来观察其运动角度。
[0008]本实用新型克服了摩擦力难于控制的缺点，通过调节角度可获得较合适的摩擦力；并且能够实现顺逆时针的双向旋转，结构简单可调;运用对称方波信号作为驱动信号，使驱动电路简化;同时，角度标尺2与指针3的应用也更易于观测驱动器的运动行程。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构不意图；
[0010]图2是本实用新型的旋转主体示意图；
[0011 ]图3是本实用新型的压电振子受力分析示意图；
[0012]图4是本实用新型的俯视图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型的实施方案作进一步说明:
[0014]如图1所示，本实用新型是一种变摩擦力非对称压电旋转驱动器，其旋转主体中的主体块10长端侧面开有U形槽，L形夹持块13通过螺栓15与之相固定，并且应用前将L形夹持块13旋转至一定角度，来满足实际需求。压电双晶片通过夹持片16与L形夹持块13固定，形成可调整的夹持差与双向旋转机构。主体块10与旋转轴5过盈配合，旋转轴5顶部过盈配合有指针4，用于测量驱动器运动。底部基板I通过角接触球轴承3与旋转轴5转动连接，基板I开有一圆形槽，用于放置角度标尺2，来观测驱动器旋转角度。
[0015]如图2所示，装配时，L形夹持块13与主体块10通过螺栓15装配，在主体块10侧面的U形槽中调整其固定位置，并且旋转夹持块13到合适角度来获得合适的摩擦力。
[0016]本实用新型在工作时，如图3所示，对角侧第一、三压电双晶片11、17和第二、四压电双晶片12、19在装配时，需将其安装在L形夹持块13上靠近旋转轴侧，调整好夹持差与旋转角度，应用时单独使用第一、三压电双晶片11、17或第二、四压电双晶片12、19来分别实现定向旋转运动。
[0017]如图3、4所示，本实用新型在工作时，采用对称方波电信号激励，由于夹持差结构的存在，当压电双晶片朝旋转轴5侧变形时，压电振子端部惯性块产生斜向上的惯性驱动力，如图3的左侧压电振子所示，由于L型夹持块11转角的存在，该驱动力可分解为水平驱动力Ft = F1COS0和竖直的力Fn = F1SinQ两部分，主体块10两侧振子的水平驱动力大小相等方向相反，形成顺时针的驱动力矩。由于竖直力方向向上，在一定程度上可减小轴承3承受的轴向力，进而会减小旋转轴5与角接触球轴承3之间的摩擦力，若驱动力矩大于摩擦力矩，驱动器顺时针旋转一大步，并在周期电信号下能实现顺时针的定向旋转运动，如图4所示;若驱动力矩小于或等于摩擦力矩，驱动器不运动。当压电双晶片端部惯性快产生斜向下的惯性力时，驱动力可分为竖直向下的力和水平驱动力，竖直分力加大轴承3轴向力，增大了旋转轴5和轴承3之间的摩擦力，若驱动力矩大于摩擦力矩，驱动器则会逆时针旋转较小步距，否则将不运动。图4右侧压电振子分析与左侧相同，可以产生逆时针的旋转力矩。所以对角侧压电振子的配合运动将实现定向旋转运动。
[0018]本实用新型工作时，可通过指针4与角度标尺2的配合，记录角度标尺始末状态的位置来观测驱动器旋转角度。
【主权项】
1.一种变摩擦力非对称压电双向旋转驱动器，其特征在于，旋转主体中的主体块(10)长端侧面开有U形槽，L形夹持块(13)通过螺栓(15)与之相固定，并且L形夹持块(13)可以旋转一定角度，第一、二、三、四压电双晶片(11、12、17、19)通过夹持片(16)与L形夹持块(13)固定，形成可调整的夹持差与双向旋转机构，主体块(10)与旋转轴(5)过盈配合，旋转轴(5)顶部过盈配合有指针(4)，用于测量驱动器运动，底部基板(I)通过角接触球轴承(3)与旋转轴(5)转动连接，基板(I)开有一圆形槽，用于放置角度标尺(2)，来观测驱动器旋转角度。2.根据权利要求1所述的变摩擦力非对称压电双向旋转驱动器，其特征在于，主体块(10)上通过螺栓(15)固定的L形夹持块(13)可旋转一定角度来改变轴承(3)承受轴向力，来改变摩擦力，满足实际需求。3.根据权利要求1所述的变摩擦力非对称压电双向旋转驱动器，其特征在于，主体块(10)对角侧有一定旋转角度的第一、三压电双晶片(11、17)或第二、四压电双晶片(12、19)的配合运动可分别实现顺时针或者逆时针的单向旋转运动;基板(I)上平面开有与中心孔同心的槽，来安装角度标尺(2)，标尺上有刻度，可用于测量驱动器旋转的角度。
【文档编号】H02N2/14GK205647297SQ201620045126
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年1月7日
【发明人】温建明, 陈康, 曾平, 邢春美, 叶静洁, 朱苗苗
【申请人】浙江师范大学