利用功能材料复合作用的非接触驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及非接触驱动领域，尤其涉及一种利用功能材料复合作用的非接触驱动装置。
【背景技术】
[0002]非接触驱动可以避免物体的表面力对操作过程的干扰，适用于微操作和精密制造技术环节；可以避免摩擦产生的粘滑运动，从而提高分辨率和运动精度；可以对不适于机械接触夹持的部件进行操作，比如易碎物，易变形的物体；可适用于表面敏感性物体以及表面具有微结构等物体的操纵，从而避免了对具有表面敏感特性器件的擦伤或出现划痕；避免末端执行器带来的污染；没有摩擦和损耗，不会产生颗粒和灰尘污染环境，适用于洁净的工作环境；避免互相接触带来的噪声。
[0003]当前，实现非接触驱动的物理方法有很多，非接触驱动的发展极为迅速，如磁悬浮驱动、静电悬浮驱动、光悬浮驱动、气动悬浮驱动、声悬浮驱动等。以上的这些方法，实现非接触驱动目前主要是利用单一的物理方法实现，大多消耗能量较多，支撑力大小不易调节，且使用环境较苛刻。
[0004]国内目前也有一系列的关于非接触驱动的专利，如中国实用新型ZL200920011045.3的说明书中提出了一种磁结合直线旋转驱动器，该实用新型采用在外管内、外分别安装磁块来实现之间的相互传动；还有一篇中国实用新型专利ZL201010252273.7的说明书中提出了一种用于加速器中法拉第筒的非接触驱动方法，该实用新型专利通过外部的磁环快速的带动磁柱上下运动，得到了用于加速器中法拉第筒等快速往复运动装置的非接触驱动方法。但是目前公开的以上专利文献和文章，均只适用于单一条件下固定对象的非接触驱动，耗能比较高且不易于控制，磁极之间的面面耦合也容易出现脱耦现象。
[0005]本实用新型所述的一种利用功能材料复合作用的非接触驱动装置，克服了现有技术中的不足，提供了一种低功耗、操作简单，调整方便，适用范围广和响应快速的非接触驱动装置。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单的利用功能材料复合作用的非接触驱动装置。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种利用功能材料复合作用的非接触驱动装置，包括非接触驱动构件，位移驱动系统，传感器系统以及控制系统；所述位移驱动系统上设置非接触驱动构件，非接触驱动构件之间设置传感器系统；所述非接触驱动构件和传感器系统分别与控制系统信号连接。
[0008]作为本实用新型所述的利用功能材料复合作用的非接触驱动装置的改进:所述位移驱动系统包括工字形支架和悬浮体；所述非接触驱动构件包括发力端和受力端；所述工字形支架的上横梁上、下侧面的左、右侧分别设置受力端；所述工字形支架竖梁顶端设置发力端；相对于上横梁的受力端和竖梁顶端的发力端，在悬浮体上相对位置分别设置发力端和受力端。
[0009]作为本实用新型所述的利用功能材料复合作用的非接触驱动装置的进一步改进:所述上横梁上、下侧面的受力端一一对应；所述上横梁左、右端的受力端均为水平布置；所述竖梁顶端的发力端设置为水平方向呈45度角倾斜向上；所述受力端和与其一一对应的发力端均设置为相互平行。
[0010]作为本实用新型所述的利用功能材料复合作用的非接触驱动装置的进一步改进:所述竖梁顶端的发力端纵向阵列布置；所述竖梁顶端的发力端的数量至少为两个；所述工字形支架的上横梁上、下侧面的左、右侧受力端长度与与其对应的发力端长度比与竖梁顶端发力端与受力端的数量比成正比。
[0011]作为本实用新型所述的利用功能材料复合作用的非接触驱动装置的进一步改进:所述发力端包括相互平行的超磁致伸缩薄片和永磁铁；所述超磁致伸缩薄片和永磁铁的左、右两端均通过夹紧机构夹紧；所述超磁致伸缩薄片的正、反两面分别设置有压电陶瓷薄片；所述超磁致伸缩薄片易极化轴与压电陶瓷薄片的伸缩方向相一致；所述正、反两面的压电陶瓷薄片上分别设置有电极。
[0012]作为本实用新型所述的利用功能材料复合作用的非接触驱动装置的进一步改进:所述控制系统包括信号放大器、信号综合分析控制器、计算机、信号发生器、功率放大器以及驱动电源；所述传感器系统经信号放大器依次与信号综合分析控制器和计算机相连接，所述计算机依次通过信号发生器、功率放大器与电极相连接；所述传感器系统包括上横梁上、下侧面左、右侧的受力端与相应发力端之间与竖梁顶端的发力端与对应的受力端之间设置的位移传感器；所述驱动电源提供电源。
[0013]利用功能材料复合作用的非接触驱动方法:所述上横梁上侧面的受力端对应于悬浮体的发力端施加向下的拉力F4,所述上横梁下侧面的受力端对应于悬浮体的另外发力端施加向上的拉力F5;通过对应的电极调整，使得F4=F5+G ;所述G为悬浮体产生的垂直向下重力；所述竖梁顶端的发力端产生垂直于45度斜面的推力F，该推力F在45度斜面上分解为向下的拉力F2和水平的拉力F 1;通过调节向下的拉力F 4，使得此时F4= F2+F5+G ;此时，由水平的拉力匕驱动悬浮体水平位移。
[0014]作为本实用新型所述的利用功能材料复合作用的非接触驱动方法的改进:所述拉力F4、拉力F5、推力F的施加步骤如下:所述夹紧机构、磁致伸缩薄片、永磁铁之间形成回路a ;所述夹紧机构、永磁铁、气隙、受力端之间形成回路b ;通过改变回路a的磁通量大小，改变回路b的磁通量大小，继而使得气隙的大小发生变化；所述气隙为夹紧机构与受力端之间形成的空间。
[0015]作为本实用新型所述的利用功能材料复合作用的非接触驱动方法的进一步改进:所述回路a的磁通量大小通过如下的方法改变；通过电极输入电压，压电陶瓷薄片形变，带动超磁致伸缩薄片产生应力，继而使得超磁致伸缩薄片的磁化强度发生改变。
[0016]作为本实用新型所述的利用功能材料复合作用的非接触驱动方法的进一步改进:水平的拉力F1带动悬浮体水平位移，受力端向预定方向发生位移，当受力端与第二块发力端有相对面积接触时，第二块发力端通电，对受力端发生作用，第一块发力端断电。
[0017]本实用新型适用于非接触驱动的实验与应用研究，尤其是基于超磁致伸缩材料与压电陶瓷材料相耦合的非接触驱动。它具有操作简单，调整方便，适用范围广，可以根据需要测量不同大小的输出力对位移的作用影响，可灵活应用于不同尺寸的悬浮构件，从而达到非接触驱动和装配的目的。
【附图说明】
[0018]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0019]图1是本实用新型的主要结构示意图；
[0020]图2是图1中非接触驱动构件I的主要结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]实施例1、图1?图2给出了一种利用功能材料复合作用的非接触驱动装置及方法。
[0022]该利用功能材料复合作用的非接触驱动装置包括非接触驱动构件1，位移驱动系统2，传感器系统以及控制系统。
[0023]控制系统包括信号放大器、信号综合分析控制器、计算机、信号发生器、功率放大器以及驱动电源；计算机分别与信号综合分析控制器、信号发生器相连接，信号放大器与信号综合分析控制器相连接，信号发生器与功率放大器相连接。而驱动电源提供所有的电源。传感器系统为位移传感器，该位移传感器提供位移驱动系统2的移动数据；该位移传感器与信号放大器相连接，并通过信号综合分析控制器进行信号的模数转换，并由计算机进行最终的数据处理，而处理后的数据通过信号发生器进行数模转换，并通过信号放大器与非接触驱动构件I进行信号的传递，而使用过程中的电源由驱动电源提供。
[0024]本实用新型中，其位移驱动系统2包括工字形支架21和悬浮体22 ;非接触驱动构件I包括发力端11和受力端12。
[0025]该发力端11包括相互平行的超磁致伸缩薄片111和永磁铁112 ;该超磁致伸缩薄片111和永磁铁112的左、右两端均通过夹紧机构113夹紧(夹紧机构113分为左部跟右部，通过左部跟右部分别将超磁致伸缩薄片111和永磁铁112夹紧，而从而在超磁致伸缩薄片111左部、永磁铁112和右部之间形成磁通回路)；而该超磁致伸缩薄片111的上、下两面分别设置有压电陶瓷薄片114，超磁致伸缩薄片111易极化轴与压电陶瓷薄片114的伸缩方向按一定要求粘合成一体，压电陶瓷薄片114通电时使超磁致伸缩薄片111产生应力，将导致超磁致伸缩薄片111内的磁化强度发生改变(逆磁致效应)。该正、反两面的压电陶瓷薄片114上分别设置有电极115，该电极115与驱动电源连接，通过信号放大器导入对应的电压进行控制。
[0026]而在工字形支架21上，其上横梁211上、下面上、下侧面分别设置受力端12(如图2所示，分别为其上的作用点I 31、作用点II 32、作用点III33、作用点IV 34设置受力端12);工字形支架21竖梁212顶端设置发力端11 (如图1所示，为其上的作用点V 35设置发力端1