一種直線運動壓電驅動器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于精密驅動技術領域，涉及一種直線驅動定位裝置，具體是一種直線運動壓電驅動器。
【背景技術】
[0002]隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，人類對微觀領域的研宄越來越深。尤其在超精密加工、微機電系統(tǒng)、微小機器人等領域，對裝置微型化和精密定位的要求越來越高。傳統(tǒng)的驅動器如電磁電機等宏觀大尺寸驅動裝置已不能滿足這些要求，各種新原理的驅動器應運而生?；趬弘娫畹尿寗悠饕云潴w積小、位移分辨率高、響應快、不受磁場影響等優(yōu)點得到了非常廣泛的研宄和應用。目前，壓電驅動器根據(jù)振動模式可分為共振式和非共振式。共振式壓電驅動器通過壓電元件的高頻振動激發(fā)基體結構產(chǎn)生共振來工作，如壓電超聲電機。這類驅動器具有許多優(yōu)點，但對電壓頻率、基體結構尺寸非常敏感，批量化生難以保證其性能和穩(wěn)定性的一致。非共振式壓電驅動器是利用疊層壓電疊堆來激勵基體產(chǎn)生振動，如仿生式尺蠖型驅動器等。傳統(tǒng)的尺蠖型壓電驅動器的精度在很大程度上依賴于導向機構的加工精度，且箝位機構的磨損最終將導致機構無法箝位從而使驅動器失效，另外此類驅動器的結構設計比較復雜，不利于構建多自由度運動平臺。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題，是針對前述【背景技術】的缺陷和不足，設計一種新型壓電直線驅動器，實現(xiàn)大行程、高精度的定位要求。
[0004]本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案:
[0005]一種直線運動壓電驅動器，包括彈性元件、驅動單元和靜平臺，所述彈性元件由一根水平梁連接若干個齒柱組成，每兩個齒柱間圍成空槽，空槽內(nèi)放置壓電疊堆和預緊裝置，形成一個驅動單元；所述預緊裝置用于調(diào)節(jié)施加于壓電疊堆的初始預緊力大小。
[0006]所述預緊裝置包括預緊楔塊和預緊螺栓，預緊楔塊包括上下兩個楔塊，上楔塊與下楔塊通過斜面配合相連，通過預緊螺栓固定連接，并且通過預緊螺栓調(diào)節(jié)二者的配合。
[0007]所述空槽內(nèi)設有至少一對預緊裝置，兩個預緊裝置相向對稱設置，相對的面上開有槽，所述槽內(nèi)卡裝有壓電疊堆。
[0008]所述預緊裝置與彈性元件相接面的對應位置開有槽，槽內(nèi)裝夾一導向棒，在預緊時調(diào)整接觸面的角度。
[0009]所述驅動單元至少為3個，其分別設置在水平梁的上下兩側；上側的驅動單元比下側的驅動單元少一個，且上側驅動單元的安裝位置與下側驅動單元的安裝位置錯開一段距離。
[0010]所述彈性元件水平梁下方的齒柱作為運動足作用在靜平臺上，且齒頂與靜平臺接觸區(qū)域為一條直線。
[0011]本實用新型采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果:
[0012]本實用新型提出的一種新型仿生式直線運動壓電驅動器，是利用壓電疊堆激勵基體結構的非共振振動模式產(chǎn)生彈性元件運動足的有序運動來實現(xiàn)驅動器的雙向直線運動，既能保持非共振式壓電驅動器的優(yōu)點，同時相比較于傳統(tǒng)的尺蠖型壓電驅動器舍棄了箝位機構和導向機構。
[0013]所采用的預緊裝置結構簡單，由上下楔塊通過螺栓連接而成，楔塊上開有槽，槽內(nèi)裝夾壓電疊塊，方便裝配使用；在水平梁的上下兩側均設有齒柱，下側齒柱的齒頂與靜平臺接觸區(qū)域為一條直線，避免了驅動器在運行過程中發(fā)生回程現(xiàn)象；該壓電驅動器具有結構簡單、精度高、行程大、負載大、性能穩(wěn)定、易于構建多自由度高精度運動平臺等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型所述直線運動壓電驅動器的結構示意圖；
[0015]圖2是本實用新型所述彈性元件的結構示意圖；
[0016]圖3是本實用新型所述預緊楔塊與所述預緊螺栓的聯(lián)接示意圖；
[0017]圖4是本實用新型所述預緊裝置的預緊原理圖；
[0018]圖5是本實用新型所述直線運動壓電驅動器的信號圖；
[0019]圖6是本實用新型所述直線運動壓電驅動器的步進原理圖；
[0020]其中:1-彈性元件，2-導向棒，3-下楔塊，4-上楔塊，5-壓電疊堆，6-預緊螺栓，7-靜平臺。
【具體實施方式】
[0021]本實用新型提供一種直線運動壓電驅動器，為使本實用新型的目的，技術方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實例對本實用新型進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0022]下面結合附圖對實用新型的技術方案進行詳細說明:
[0023]如圖1所示，本實用新型的一種直線運動壓電驅動器，包括彈性元件1、導向棒2、壓電疊堆5、預緊楔塊、預緊螺栓6和靜平臺7。所述彈性元件I具有五根齒柱和一根水平梁，五根齒柱形成的三個空槽各設置一個壓電疊堆5、預緊裝置及導向棒2，水平梁下方的三個齒柱作為運動足作用在靜平臺上；所述壓電疊堆5設置在兩組所述預緊楔塊之間，對應的所述預緊螺栓6分別固定預緊楔塊的配合；所述靜平臺7依據(jù)驅動器的性能參數(shù)制定，作為驅動器的工作平面。
[0024]如圖2所示，所述彈性元件I具有三個槽和三個運動足，其中每個槽均開有兩個三角形槽用于裝夾導向棒；左右兩側兩個運動足的齒頂分別在最左側和最右側以保證齒頂位于運動足旋轉中心外側，以避免驅動器在運行過程中發(fā)生回程現(xiàn)象；類似毛蟲運動，三運動足的驅動器在運動過程中始終有兩足接觸地面作為支撐足，為保持重心在兩支撐足之內(nèi)，中間的運動足設計為倒V形，設有兩個齒頂。
[0025]圖3是本實用新型所述預緊楔塊與所述預緊螺栓6的聯(lián)接示意圖。所述預緊楔塊由具有螺紋孔的上楔塊4和具有槽的下楔塊3通過斜面