專利名稱：一種壓電直線驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓電直線驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，納米技術(shù)迅速發(fā)展。具有納米精度的直線驅(qū)動(dòng)器是納米技術(shù)的動(dòng)力部分，被稱為納米科技的心臟。目前國(guó)內(nèi)外許多著名的研究機(jī)構(gòu)都將微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為主要的研究方向。同時(shí)，由于納米科技領(lǐng)域所需要的短、小、輕、薄、低噪聲、高精度、無電磁干擾等要求，現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)無法滿足要求，因此許多新型功能材料被用來制備超精密驅(qū)動(dòng)器，而這其中，壓電驅(qū)動(dòng)器以其諸多優(yōu)點(diǎn)成為較佳選擇。壓電驅(qū)動(dòng)器，利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，即壓電材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生機(jī)械變形的特性實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，能夠產(chǎn)生納米級(jí)的位移分辨率，因此定位精度高；由于壓電效應(yīng)只與電場(chǎng)有關(guān)，壓電驅(qū)動(dòng)器既不產(chǎn)生磁場(chǎng)也不受其影響，因此在要求磁干擾較小或強(qiáng)磁場(chǎng)的工作場(chǎng)合具有重要應(yīng)用價(jià)值。壓電驅(qū)動(dòng)器還具有以下特點(diǎn)輸出力大，可實(shí)現(xiàn)低速大扭矩輸出； 具有微秒級(jí)的響應(yīng)速度；可以直接將電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能因此能耗低發(fā)熱少，不需潤(rùn)滑無磨損， 可以在真空中應(yīng)用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于微型化，結(jié)構(gòu)形狀多樣化。由此可見，壓電驅(qū)動(dòng)器同其它類型驅(qū)動(dòng)器相比，在體積、定位精度，響應(yīng)速度、功耗以及抗環(huán)境干擾等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在超精密加工、精密操作與調(diào)整、微細(xì)加工、高精度測(cè)量等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)理的不同，壓電驅(qū)動(dòng)器可分為壓電超聲波驅(qū)動(dòng)器、壓電微位移工作臺(tái)、壓電慣性驅(qū)動(dòng)器和尺蠖型壓電驅(qū)動(dòng)器等。尺蠖型壓電驅(qū)動(dòng)器(Inchworm-type Piezoelectric Actuator)是仿照自然界中的爬行動(dòng)物尺蠖，利用“箝位-驅(qū)動(dòng)-箝位”的方式運(yùn)動(dòng)，也被稱為蠕動(dòng)式壓電驅(qū)動(dòng)器。它利用尺蠖原理，將壓電元件的單步微量位移不斷積累，形成連續(xù)的步進(jìn)的精密位移輸出，可以實(shí)現(xiàn)大行程高分辨率的雙向運(yùn)動(dòng)，從而有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)中幾種驅(qū)動(dòng)器大行程和高分辨率不能共存的問題，同時(shí)具有驅(qū)動(dòng)原理簡(jiǎn)單，易于控制，輸出力大等特點(diǎn)?，F(xiàn)有的尺蠖型壓電直線驅(qū)動(dòng)器，大多是由驅(qū)動(dòng)器的箝位端與平面導(dǎo)軌或圓柱導(dǎo)軌之間的線或面接觸產(chǎn)生的摩擦力提供箝位力，而箝位力的大小和箝位力的穩(wěn)定型直接影響驅(qū)動(dòng)器的輸出力、運(yùn)動(dòng)分辨率和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，因而對(duì)兩接觸面之間的接觸情況進(jìn)行研究對(duì)于提高驅(qū)動(dòng)器的性能十分重要。同時(shí)由于驅(qū)動(dòng)器箝位面與導(dǎo)軌的接觸屬于小間隙接觸(一般只有幾微米)，使得驅(qū)動(dòng)器的性能容易受到外界因素如時(shí)效、溫度、磨損、加工裝配誤差等因素的影響。因此，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的尺蠖型壓電直線驅(qū)動(dòng)器存在缺陷現(xiàn)有的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由多個(gè)構(gòu)件裝配而成，產(chǎn)生的裝配誤差直接影響驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，同時(shí)因箝位方式選擇簡(jiǎn)單的面與面接觸方式，導(dǎo)致箝位力不足，驅(qū)動(dòng)器的輸出力和輸出剛度也較小，并且由于各構(gòu)件的接觸并不是保持常態(tài)面與面間接觸，從而降低了驅(qū)動(dòng)器的整體剛度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種壓電直線驅(qū)動(dòng)器，能夠使驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且可以減少過多零部件裝配時(shí)產(chǎn)生的裝配誤差，同時(shí)能使得驅(qū)動(dòng)器的整體剛度得到增強(qiáng)；進(jìn)一步的，V型箝位方式固有的接觸面積大，箝位自對(duì)中特性使得對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸出力和運(yùn)行穩(wěn)定性得到提高。本發(fā)明提供一種壓電直線驅(qū)動(dòng)器包括底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)；所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)由底座和導(dǎo)軌采用一體結(jié)構(gòu)組合形成；

所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)由八桿柔性機(jī)構(gòu)組成；所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)安裝于所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)；所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)在所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)的箝位塊與所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌之間通過緊固裝置調(diào)整間隙和進(jìn)行預(yù)緊。所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)由三組八桿柔性機(jī)構(gòu)組成，整體采用一體結(jié)構(gòu)；其中包括V型箝位八桿柔性結(jié)構(gòu)和中間伸縮八桿柔性結(jié)構(gòu)。所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)的箝位塊為V型；所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌為V型；所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)在裝配壓電陶瓷后，在V型的導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)。所述V型的箝位塊的水平和豎直兩個(gè)方向設(shè)有微調(diào)整槽，并在與導(dǎo)軌接觸表面設(shè)有導(dǎo)油溝。所述導(dǎo)軌上設(shè)有箝位預(yù)緊力調(diào)節(jié)孔；所述緊固裝置通過箝位預(yù)緊力調(diào)節(jié)孔調(diào)整間隙和進(jìn)行預(yù)緊。所述壓電直線驅(qū)動(dòng)器還包括中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆和V型箝位用壓電疊堆；所述中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆和V型箝位用壓電疊堆分別通過墊塊、預(yù)緊螺釘安裝緊固在所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體機(jī)構(gòu)上。所述V型箝位用壓電疊堆和中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆，加載按順序施加的電壓信號(hào)后產(chǎn)生單步位移；當(dāng)重復(fù)加載相同的電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)壓電直線驅(qū)動(dòng)器的長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)；通過改變加載電壓信號(hào)的順序?qū)崿F(xiàn)壓電直線驅(qū)動(dòng)器的雙向運(yùn)動(dòng)；通過改變加載電壓信號(hào)的幅值和頻率實(shí)現(xiàn)壓電直線驅(qū)動(dòng)器單步位移和運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)整。在兩箝位端加載電壓時(shí)，箝位塊水平方向的微調(diào)整槽和箝位塊豎直方向的微調(diào)整槽通過產(chǎn)生變形改變接觸面的接觸。所述壓電直線驅(qū)動(dòng)器為尺蠖型壓電直線驅(qū)動(dòng)器。從上述技術(shù)方案可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下有益效果(1)本發(fā)明采用一體機(jī)構(gòu)不僅可以使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且可以減少過多零部件裝配時(shí)產(chǎn)生的裝配誤差，同時(shí)由于減少了螺栓等連接件的使用，驅(qū)動(dòng)器的整體剛度得到增強(qiáng)，具體的本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的兩端箝位和中間伸縮驅(qū)動(dòng)八桿柔性部分采用一體化結(jié)構(gòu)，減小了多個(gè)零件裝配產(chǎn)生的裝配誤差，并且提高了驅(qū)動(dòng)器整體的剛度；(2)本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)軌和底座部分采用一體化結(jié)構(gòu)，避免了由于導(dǎo)軌與底座螺栓連接造成的導(dǎo)軌不平行和導(dǎo)軌剛度的下降，同時(shí)采用了簡(jiǎn)便的預(yù)緊力調(diào)整機(jī)構(gòu)，便于實(shí)際應(yīng)用；(3)本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器采用V型箝位，提高了驅(qū)動(dòng)器的箝位力，使得驅(qū)動(dòng)器具有較大的輸出力和輸出剛度；(4)本發(fā)明由于V型結(jié)構(gòu)本身具有的對(duì)中自調(diào)整特性以及在V型箝位塊的水平和豎直方向添加了微調(diào)整槽，使得V型箝位機(jī)構(gòu)能夠有效抵抗箝位面與導(dǎo)軌面不平行的問題，驅(qū)動(dòng)器箝位 力的穩(wěn)定性大大提高，從而使驅(qū)動(dòng)器獲得更高的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性；(5)本發(fā)明在保證箝位塊有足夠的響應(yīng)精度的同時(shí)，加長(zhǎng)V型箝位塊的長(zhǎng)度，使兩箝位塊在導(dǎo)軌中的偏擺較小，運(yùn)動(dòng)部分整體直線度提高，同時(shí)增大了實(shí)際的箝位接觸面，降低系統(tǒng)的磨損；并且，通過在接觸面添加導(dǎo)油溝，使用油潤(rùn)滑方式，進(jìn)一步降低系統(tǒng)的磨損， 從而提高驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)精度和使用壽命。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的裝配示意圖；圖2是本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)原理圖；圖3是本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)部分裝配示意圖；圖4是本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)部分裝配主視圖；圖5是本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的兩端箝位和中間伸縮八桿柔性結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖6是圖5的側(cè)視圖；圖7是本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的底座導(dǎo)軌一體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供的一種壓電直線驅(qū)動(dòng)器，具有納米級(jí)精度、長(zhǎng)行程、大輸出力等特點(diǎn)， 該新穎結(jié)構(gòu)的尺蠖型壓電直線驅(qū)動(dòng)器，能夠在保證納米級(jí)定位精度的同時(shí)具有大行程、大輸出力和大輸出剛度的特點(diǎn)，并且能夠有效抵抗驅(qū)動(dòng)器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行因磨損造成的驅(qū)動(dòng)器性能下降問題。本發(fā)明的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，在驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)部分和底座導(dǎo)軌均采用一體機(jī)構(gòu)因此使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且可以減少過多零部件裝配時(shí)產(chǎn)生的裝配誤差，從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由多個(gè)構(gòu)件裝配而導(dǎo)致的問題。而現(xiàn)有的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，另外還具有其他一些缺陷，例如1)箝位力不足，由于采用線接觸或單面接觸，驅(qū)動(dòng)器由摩擦力產(chǎn)生的箝位力比較小，造成驅(qū)動(dòng)器的輸出力和輸出剛度較??；2)箝位穩(wěn)定性較差，由于驅(qū)動(dòng)器箝位和中間驅(qū)動(dòng)(伸縮)柔性鉸鏈的加工裝配誤差造成的對(duì)中誤差，壓電陶瓷的安裝誤差造成的對(duì)中誤差，導(dǎo)軌的加工裝配誤差造成的平行度誤差等因素的影響，往往出現(xiàn)兩箝位端相對(duì)于導(dǎo)軌擺動(dòng)，箝位面與導(dǎo)軌面接觸面不平行等情況，造成箝位摩擦力變化較大，箝位誤差較大，嚴(yán)重影響驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定度和定位精度，同時(shí)在應(yīng)用中易于出現(xiàn)驟停、驟動(dòng)等問題；3)驅(qū)動(dòng)器的壽命較短，由于箝位面較小及箝位面與導(dǎo)軌局部接觸造成驅(qū)動(dòng)器磨損嚴(yán)重，隨著使用時(shí)間的變化，驅(qū)動(dòng)器的輸出負(fù)載和運(yùn)行精度下降，同時(shí)驅(qū)動(dòng)器的預(yù)緊力需要定期調(diào)整。本發(fā)明提供的壓電直 線驅(qū)動(dòng)器，可以進(jìn)一步解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。下面結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容。本發(fā)明的圖1-圖7中詳細(xì)展示了本發(fā)明提供的壓電直線驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。其中，圖中各附圖標(biāo)記如下解釋1.底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)，2.驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)，3.中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆，4.V型箝位用壓電疊堆，5.中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆的墊塊，6.中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆的預(yù)緊螺釘，7. V型箝位用壓電疊堆的墊塊，8. V型箝位用壓電疊堆的預(yù)緊螺釘，9. V型箝位八桿柔性結(jié)構(gòu)，10.中間伸縮八桿柔性結(jié)構(gòu)，11.箝位塊水平方向微調(diào)整槽，12.箝位塊豎直方向微調(diào)整槽，13.潤(rùn)滑用導(dǎo)油溝。本發(fā)明提供的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，主要包括 底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)1和驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體機(jī)構(gòu)2，其中中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆3和 V型箝位用壓電疊堆4分別通過墊塊5、7，預(yù)緊螺釘6、8安裝緊固在驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體機(jī)構(gòu)2上。按上述方式裝配好的結(jié)構(gòu)(如圖3所示)安裝在底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)1上，通過兩預(yù)緊螺釘8調(diào)整兩V型箝位面與V型導(dǎo)軌的間隙并進(jìn)行預(yù)緊。所述導(dǎo)軌上設(shè)有箝位預(yù)緊力調(diào)節(jié)孔；所述緊固裝置通過箝位預(yù)緊力調(diào)節(jié)孔調(diào)整間隙和進(jìn)行預(yù)緊。所述緊固裝置為調(diào)節(jié)螺栓或其他具有類似功能的其他裝置，本發(fā)明不加以限定。驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體機(jī)構(gòu)2在裝配壓電陶瓷后，在底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)1的高剛度 V型導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)。通過使用箝位機(jī)構(gòu)的預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺栓可以調(diào)節(jié)V型箝位塊與導(dǎo)軌之間的間隙或進(jìn)行預(yù)緊力加載。在本發(fā)明中，壓電直線驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)部分和底座導(dǎo)軌均采用一體機(jī)構(gòu)(如圖3，7所示)，采用一體機(jī)構(gòu)不僅可以使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且可以減少過多零部件裝配時(shí)產(chǎn)生的裝配誤差，同時(shí)由于減少了螺栓等連接件的使用，驅(qū)動(dòng)器的整體剛度得到增強(qiáng)。如圖2所示，是本發(fā)明的尺蠖型壓電直線驅(qū)動(dòng)器仿自然界尺蠖運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)原理圖。通過對(duì)兩箝位用壓電疊堆4和中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆3順序加電壓實(shí)現(xiàn)如圖2所示的單步位移，當(dāng)重復(fù)加載相同的電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)，通過改變加載電壓信號(hào)的順序?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的雙向運(yùn)動(dòng)，通過改變加載電壓信號(hào)的幅值和頻率實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器單步位移和運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)整。如圖3、4、5、6所示，是本發(fā)明運(yùn)動(dòng)部分的示意圖，其中圖3是本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)部分裝配示意圖；圖4是本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)部分裝配主視圖；圖5是本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的兩端箝位和中間伸縮八桿柔性結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖6是圖5的側(cè)視圖。其中，箝位和伸縮運(yùn)動(dòng)采用八桿柔性結(jié)構(gòu)，箝位端面采用V型箝位，在箝位面上添加導(dǎo)油溝，對(duì)驅(qū)動(dòng)器與導(dǎo)軌的接觸面進(jìn)行潤(rùn)滑，降低系統(tǒng)的磨損，同時(shí)改善兩剛性件之間的接觸情況。通過調(diào)整預(yù)緊螺釘8，使未調(diào)整前箝位面與導(dǎo)軌間的微米級(jí)間隙變?yōu)橹苯咏佑|，此時(shí)在預(yù)緊力的作用下，通過箝位塊V型箝位面本身具有的對(duì)中自調(diào)整特性，及通過箝位塊水平方向微調(diào)整槽11和箝位塊豎直方向微調(diào)整槽12來自調(diào)整V型箝位塊與導(dǎo)軌加工裝配所產(chǎn)生的間隙和配合不嚴(yán)密情況，使接觸面由加工裝配誤差可能造成的線接觸 變?yōu)槊娼佑|，增加接觸剛度和箝位力，減小長(zhǎng)期線接觸造成的磨損，增加箝位穩(wěn)定性。進(jìn)一步的，當(dāng)在兩箝位端加載電壓時(shí)，箝位塊水平方向的微調(diào)整槽11和箝位塊豎直方向的微調(diào)整槽12通過產(chǎn)生變形進(jìn)一步改善接觸面的接觸情況。本發(fā)明獨(dú)特的V型箝位結(jié)構(gòu)以及在V型嵌位塊水平和豎直方向添加微調(diào)整槽，不僅可以提高驅(qū)動(dòng)器的輸出力和輸出剛度，而且可以有效的抵抗箝位面與導(dǎo)軌不平行造成的箝位誤差和箝位局部接觸造成的磨損加劇問題，同時(shí)通過在接觸表面添加導(dǎo)油溝使用油潤(rùn)滑方式，可以進(jìn)一步減小系統(tǒng)的磨損，進(jìn)而提高驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)功精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)器的使用壽命。該驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易裝可調(diào)、運(yùn)行穩(wěn)定、輸出力大，適用于精密加工、精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)以及需求力較大場(chǎng)合的應(yīng)用。因此，從上述技術(shù)方案可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果(1)本發(fā)明采用一體機(jī)構(gòu)不僅可以使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且可以減少過多零部件裝配時(shí)產(chǎn)生的裝配誤差，同時(shí)由于減少了螺栓等連接件的使用，驅(qū)動(dòng)器的整體剛度得到增強(qiáng)，具體的本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的兩端箝位和中間伸縮驅(qū)動(dòng)八桿柔性部分采用一體化結(jié)構(gòu)，減小了多個(gè)零件裝配產(chǎn)生的裝配誤差，并且提高了驅(qū)動(dòng)器整體的剛度；(2)本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)軌和底座部分采用一體化結(jié)構(gòu)，避免了由于導(dǎo)軌與底座螺栓連接造成的導(dǎo)軌不平行和導(dǎo)軌剛度的下降，同時(shí)采用了簡(jiǎn)便的預(yù)緊力調(diào)整機(jī)構(gòu)，便于實(shí)際應(yīng)用；(3)本發(fā)明壓電直線驅(qū)動(dòng)器采用V型箝位，提高了驅(qū)動(dòng)器的箝位力，使得驅(qū)動(dòng)器具有較大的輸出力和輸出剛度；(4)本發(fā)明由于V型結(jié)構(gòu)本身具有的對(duì)中自調(diào)整特性以及在V型箝位塊的水平和豎直方向添加了微調(diào)整槽，使得V型箝位機(jī)構(gòu)能夠有效抵抗箝位面與導(dǎo)軌面不平行的問題，驅(qū)動(dòng)器箝位力的穩(wěn)定性大大提高，從而使驅(qū)動(dòng)器獲得更高的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性；(5)本發(fā)明在保證箝位塊有足夠的響應(yīng)精度的同時(shí)，加長(zhǎng)V型箝位塊的長(zhǎng)度，使兩箝位塊在導(dǎo)軌中的偏擺較小，運(yùn)動(dòng)部分整體直線度提高，同時(shí)增大了實(shí)際的箝位接觸面，降低系統(tǒng)的磨損；并且，通過在接觸面添加導(dǎo)油溝，使用油潤(rùn)滑方式，進(jìn)一步降低系統(tǒng)的磨損， 從而提高驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)精度和使用壽命。以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種壓電直線驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述 ，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種壓電直線驅(qū)動(dòng)器，其特征在于包括底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)； 所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)由底座和導(dǎo)軌采用一體結(jié)構(gòu)組合形成； 所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)由八桿柔性機(jī)構(gòu)組成； 所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)安裝于所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)； 所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)在所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)； 所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)的箝位塊與所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌之間通過緊固裝置調(diào)整間隙和進(jìn)行預(yù)緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)由三組八桿柔性機(jī)構(gòu)組成，整體采用一體結(jié)構(gòu)； 其中包括V型箝位八桿柔性結(jié)構(gòu)和中間伸縮八桿柔性結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，其特征在于 所述緊固裝置為調(diào)節(jié)螺栓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，其特征在于 所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)的箝位塊為V型；所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌為V型；所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)在裝配壓電陶瓷后，在V型的導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述V型的箝位塊的水平和豎直兩個(gè)方向設(shè)有微調(diào)整槽，并在與導(dǎo)軌接觸表面設(shè)有導(dǎo)油溝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，其特征在于 所述導(dǎo)軌上設(shè)有箝位預(yù)緊力調(diào)節(jié)孔；所述緊固裝置通過箝位預(yù)緊力調(diào)節(jié)孔調(diào)整間隙和進(jìn)行預(yù)緊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述壓電直線驅(qū)動(dòng)器還包括中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆和V型箝位用壓電疊堆； 所述中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆和V型箝位用壓電疊堆分別通過墊塊、預(yù)緊螺釘安裝緊固在所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體機(jī)構(gòu)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述V型箝位用壓電疊堆和中間驅(qū)動(dòng)用壓電疊堆，加載按順序施加的電壓信號(hào)后產(chǎn)生單步位移；當(dāng)重復(fù)加載相同的電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)壓電直線驅(qū)動(dòng)器的長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)； 通過改變加載電壓信號(hào)的順序?qū)崿F(xiàn)壓電直線驅(qū)動(dòng)器的雙向運(yùn)動(dòng)； 通過改變加載電壓信號(hào)的幅值和頻率實(shí)現(xiàn)壓電直線驅(qū)動(dòng)器單步位移和運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，其特征在于在兩箝位端加載電壓時(shí)，箝位塊水平方向的微調(diào)整槽和箝位塊豎直方向的微調(diào)整槽通過產(chǎn)生變形改變接觸面的接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電直線驅(qū)動(dòng)器，其特征在于 所述壓電直線驅(qū)動(dòng)器為尺蠖型壓電直線驅(qū)動(dòng)器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種壓電直線驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器包括底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)；所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)由底座和導(dǎo)軌采用一體結(jié)構(gòu)組合形成；所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)由八桿柔性機(jī)構(gòu)組成；所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)安裝于所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)；所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)在所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)器箝位伸縮一體結(jié)構(gòu)的箝位塊與所述底座導(dǎo)軌一體機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌之間通過緊固裝置調(diào)整間隙和進(jìn)行預(yù)緊。本發(fā)明能夠使驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且可以減少過多零部件裝配時(shí)產(chǎn)生的裝配誤差，同時(shí)能使得驅(qū)動(dòng)器的整體剛度得到增強(qiáng)。
文檔編號(hào)H02N2/02GK102361411SQ20111032782
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者李全松, 胡泓 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院