CN110768572B - 一种具有大推力的线性压电驱动器 - Google Patents
一种具有大推力的线性压电驱动器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110768572B CN110768572B CN201911182237.5A CN201911182237A CN110768572B CN 110768572 B CN110768572 B CN 110768572B CN 201911182237 A CN201911182237 A CN 201911182237A CN 110768572 B CN110768572 B CN 110768572B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shaped
- moving
- pair
- lifting
- same structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 72
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 9
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有大推力的线性压电驱动器，包括推动台，所述推动台内安装有移动稳定结构、水平动力结构、升降动力结构以及升降锁定结构；本发明的有益效果是，通过压电陶瓷在外电场的作用下，其内部正负电荷中心位移，又可导致材料机械变形，形成的大小与电能强度成正比的特性，从而达到可控式精度调节，从而使得推动台上的移动块可以在10‑100mm范围内微量移动，使得移动块移动的精度更高，同时压电陶瓷可以将电能转换为动能，转化率在95％左右，使得压电陶瓷可以带动一定重量的物体。
Description
技术领域
本发明涉及高精度丝杠模组技术领域，特别是一种具有大推力的线性压电驱动器。
背景技术
伴随着精密超精密加工、精密光学、生命科学与技术、微电子器件、精密测量、智能器件等领域的高速发展，可以实现大尺度和纳米级定位精度的驱动装置成为制约上述技术领域进一步发展的瓶颈，并受到了广泛的关注和研究。传统的电磁驱动技术虽然已经十分成熟，但其存在着定位精度不足、响应速度较慢以及电磁干扰严重等难以解决的问题，因此新型驱动原理尤其是压电驱动技术得到了快速的发展。压电驱动技术主要利用压电材料的逆压电效应实现电能向机械能的转换，由于压电驱动技术的原理特点，它具有结构设计灵活多样、无电磁干扰、响应速度快、定位精度高等优势，并在生物医疗器械、航空航天、微纳操作等领域得到了成功的应用，现有的丝杠模组是驱动机的转动的，带动螺纹杆转动，使得驱动机移动部分移动，螺纹杆带动移动部位，无法做到小规模的移动，无法满足精密超精密加工移动的需要，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种具有大推力的线性压电驱动器，解决了现有的丝杠模组精度低的问题。
实现上述目的本发明的技术方案为：一种具有大推力的线性压电驱动器，包括:推动台，所述推动台内安装有移动稳定结构、水平动力结构、升降动力结构以及升降锁定结构；
所述移动稳定结构包括：T型限位块以及若干个结构相同的移动球；
所述T型限位块上开设有一对结构相同的限位凹槽，若干个所述移动球分别安置于一对所述限位凹槽内；
所述升降动力结构包括：移动块、两对结构相同的U型限位块、一对结构相同的升降移动板以及两对结构相同的升降陶瓷压电元件；
所述移动块上开设有T型凹槽，所述移动块通过T型凹槽套装于T型限位块上，两对所述U型限位块安装于移动块内，两对所述升降陶瓷压电元件分别安装于两对所述U型限位块内，一对所述升降移动板分别安装于两对所述U型限位块上；
所述水平动力结构包括:一对结构相同的U型移动块、一对结构相同的移动陶瓷压电元件以及一对结构相同的摩擦块；
一对所述U型移动块分别安装于一对所述升降移动板上，一对所述移动陶瓷压电元件分别安装于一对所述U型移动块内，一对所述摩擦块分别安装于一对所述移动陶瓷压电元件上；
所述升降锁定结构包括：锁定弹簧、T型锁定轴以及回形陶瓷压电元件；
所述移动块上T型凹槽内开设有锁定凹槽，所述T型锁定轴活动插装于锁定凹槽，所述锁定弹簧一端安装于锁定凹槽内，且所述锁定弹簧另一端连接于T型锁定轴上，所述回形陶瓷压电元件安装于锁定凹槽，且所述回形陶瓷压电元件另一端连接于T型锁定轴上。
优选的，所述T型限位块上开设有若干个结构相同的固定凹槽。
优选的，所述推动台内设置有处理器。
优选的，所述升降陶瓷压电元件以及移动陶瓷压电元件上开设有限位挤压孔，所述U型限位块以及U型移动块开设有限位孔。
优选的，所述限位挤压孔内设置有固定栓，且所述固定栓插装于限位孔内。
优选的，所述移动块上开设有若干个结构相同的散热凹槽。
优选的，若干个所述散热凹槽内设置有导热硅棒。
利用本发明的技术方案制作的一种具有大推力的线性压电驱动器，通过压电陶瓷在外电场的作用下，其内部正负电荷中心位移，又可导致材料机械变形，形成的大小与电能强度成正比的特性，从而达到可控式精度调节，从而使得推动台上的移动块可以在10-100mm范围内微量移动，使得移动块移动的精度更高，同时压电陶瓷可以将电能转换为动能，转化率在95％左右，使得压电陶瓷可以带动一定重量的物体。
附图说明
图1为本发明所述一种具有大推力的线性压电驱动器的主视剖视图。
图2为本发明所述一种具有大推力的线性压电驱动器的侧视剖视图。
图3为本发明所述一种具有大推力的线性压电驱动器的俯视图。
图4为本发明所述一种具有大推力的线性压电驱动器的升降动力结构示意图。
图5为本发明所述一种具有大推力的线性压电驱动器的水平动力结构示意图。
图中：1-推动台；2-T型限位块；3-移动球；4-限位凹槽；5-移动块；6-U型限位块；7-升降移动板；8-升降陶瓷压电元件；9-T型凹槽；10-U型移动块；11-移动陶瓷压电元件；12-摩擦块；13-锁定弹簧；14-T型锁定轴；15-回形陶瓷压电元件；16-锁定凹槽；17-固定凹槽；18-处理器；19-限位孔；20-限位挤压孔；21-固定栓；22-散热凹槽；23-导热硅棒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-5所示，一种具有大推力的线性压电驱动器，包括:推动台1，所述推动台1内安装有移动稳定结构、水平动力结构、升降动力结构以及升降锁定结构；所述移动稳定结构包括：T型限位块2以及若干个结构相同的移动球3；所述T型限位块2上开设有一对结构相同的限位凹槽4，若干个所述移动球3分别安置于一对所述限位凹槽4内；所述升降动力结构包括：移动块5、两对结构相同的U型限位块6、一对结构相同的升降移动板7以及两对结构相同的升降陶瓷压电元件8；所述移动块5上开设有T型凹槽9，所述移动块5通过T型凹槽9套装于T型限位块2上，两对所述U型限位块6安装于移动块5内，两对所述升降陶瓷压电元件8分别安装于两对所述U型限位块6内，一对所述升降移动板7分别安装于两对所述U型限位块6上；所述水平动力结构包括:一对结构相同的U型移动块10、一对结构相同的移动陶瓷压电元件11以及一对结构相同的摩擦块12；一对所述U型移动块10分别安装于一对所述升降移动板7上，一对所述移动陶瓷压电元件11分别安装于一对所述U型移动块10内，一对所述摩擦块12分别安装于一对所述移动陶瓷压电元件11上；所述升降锁定结构包括：锁定弹簧13、T型锁定轴14以及回形陶瓷压电元件15；所述移动块5上T型凹槽9内开设有锁定凹槽16，所述T型锁定轴14活动插装于锁定凹槽16，所述锁定弹簧13一端安装于锁定凹槽16内，且所述锁定弹簧13另一端连接于T型锁定轴14上，所述回形陶瓷压电元件15安装于锁定凹槽16，且所述回形陶瓷压电元件15另一端连接于T型锁定轴14上；所述T型限位块2上开设有若干个结构相同的固定凹槽17；所述推动台1内设置有处理器18；所述升降陶瓷压电元件8以及移动陶瓷压电元件11上开设有限位挤压孔20，所述U型限位块6以及U型移动块10开设有限位孔19；所述限位挤压孔20内设置有固定栓21，且所述固定栓21插装于限位孔19内；所述移动块5上开设有若干个结构相同的散热凹槽22；若干个所述散热凹槽22内设置有导热硅棒23。
本实施方案的特点为，包括:推动台，推动台内安装有移动稳定结构、水平动力结构、升降动力结构以及升降锁定结构；移动稳定结构包括：T型限位块以及若干个结构相同的移动球；T型限位块上开设有一对结构相同的限位凹槽，若干个移动块分别安置于一对限位凹槽内；通过压电陶瓷在外电场的作用下，其内部正负电荷中心位移，又可导致材料机械变形，形成的大小与电能强度成正比的特性，从而达到可控式精度调节，从而使得推动台上的移动块可以在10-100mm范围内微量移动，使得移动块移动的精度更高，同时压电陶瓷可以将电能转换为动能，转化率在95％左右，使得压电陶瓷可以带动一定重量的物体。
通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。通过本领域人员，将本案中的零部件依次进行连接，具体连接以及操作顺序，应参考下述工作原理，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程。
实施例：对一对U型移动块10内的一对移动陶瓷压电元件11进行供电，使得一对移动陶瓷压电元件11伸长，压电陶瓷就是矢量转换材料力转换为电或者电转换为力，当移动陶瓷压电元件11供电，因为陶瓷压电件在供电的情况下伸长10-100MM，可根据电压的大小进行长度调节，使得移动陶瓷压电元件11伸缩的精度更高，通过对一对U型限位块6内的一对升降陶瓷压电元件8供电，使得升降陶瓷压电元件8伸长，使得一对升降陶瓷压电元件8上的升降移动板7移动，使得升降移动板7上的U型移动块10下降，同时使得移动陶瓷压电元件11上的摩擦块12与推动台1接触，断开移动陶瓷压电元件11的电，使得移动陶瓷压电元件11收缩，同时对回形陶瓷压电元件15供电，使得回形陶瓷压电元件15伸长，顶起T型锁定轴14，使得T型锁定轴14从锁定凹槽16内移出，同时T型锁定轴14挤压锁定弹簧13，同时通过一对移动陶瓷压电元件11收缩，带动移动块5移动，当移动陶瓷压电元件11收缩结束后，断开回形陶瓷压电元件15的电，通过锁定弹簧13挤压T型锁定轴14，使得T型锁定轴14插入锁定凹槽16内，之后断开U型限位块6内的升降陶瓷压电元件8，使得升降陶瓷压电元件8上的升降移动板7上升，重复之前的操作，从而达到移动移动块5的作用，同时陶瓷压电元件的伸缩，陶瓷压电元件可以将电能转换为机械能，转化率在95％左右，当需要移动大型装置，同时需要高精度时，只需要改变其陶瓷压电元件的大小即可。
作为优选方案，更进一步的，所述T型限位块2上开设有若干个结构相同的固定凹槽17，优化好处是：便于锁定T型锁定轴14。
作为优选方案，更进一步的，所述推动台1内设置有处理器18，优化好处是：通过处理器18控制陶瓷压电元件供电。
作为优选方案，更进一步的，所述升降陶瓷压电元件8以及移动陶瓷压电元件11上开设有限位挤压孔20，所述U型限位块6以及U型移动块10开设有限位孔19，优化好处是：方便固定陶瓷压电元件。
作为优选方案，更进一步的，所述限位挤压孔20内设置有固定栓21，且所述固定栓21插装于限位孔19内，优化好处是：方便固定陶瓷压电元件。
作为优选方案，更进一步的，所述移动块5上开设有若干个结构相同的散热凹槽22，优化好处是：陶瓷压电元件在伸缩过程中散发的热量通过散热凹槽22散发出去，使得陶瓷压电元件不会因温度的变化产生误差。
作为优选方案，更进一步的，若干个所述散热凹槽22内设置有导热硅棒23，优化好处是：通过导热硅棒23导热的特性，将热量散发出去。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有大推力的线性压电驱动器，包括：推动台（1），其特征在于，所述推动台（1）内安装有移动稳定结构、水平动力结构、升降动力结构以及升降锁定结构；
所述移动稳定结构主要包括：T型限位块（2）以及若干个结构相同的移动球（3）；
所述T型限位块（2）上开设有一对结构相同的限位凹槽（4），若干个所述移动球（3）分别安置于一对所述限位凹槽（4）内；
所述升降动力结构主要包括：移动块（5）、两对结构相同的U型限位块（6）、一对结构相同的升降移动板（7）以及两对结构相同的升降陶瓷压电元件（8）；
所述移动块（5）上开设有T型凹槽（9），所述移动块（5）通过T型凹槽（9）套装于T型限位块（2）上，两对所述U型限位块（6）安装于移动块（5）内，两对所述升降陶瓷压电元件（8）分别安装于两对所述U型限位块（6）内，一对所述升降移动板（7）分别安装于两对所述U型限位块（6）上；
所述水平动力结构主要包括:一对结构相同的U型移动块（10）、一对结构相同的移动陶瓷压电元件（11）以及一对结构相同的摩擦块（12）；
一对所述U型移动块（10）分别安装于一对所述升降移动板（7）上，一对所述移动陶瓷压电元件（11）分别安装于一对所述U型移动块（10）内，一对所述摩擦块（12）分别安装于一对所述移动陶瓷压电元件（11）上；
所述升降锁定结构主要包括：锁定弹簧（13）、T型锁定轴（14）以及回形陶瓷压电元件（15）；
所述移动块（5）上T型凹槽（9）内开设有锁定凹槽（16），所述T型锁定轴（14）活动插装于锁定凹槽（16），所述锁定弹簧（13）一端安装于锁定凹槽（16）内，且所述锁定弹簧（13）另一端连接于T型锁定轴（14）上，所述回形陶瓷压电元件（15）安装于锁定凹槽（16），且所述回形陶瓷压电元件（15）另一端连接于T型锁定轴（14）上。
2.根据权利要求1所述的一种具有大推力的线性压电驱动器，其特征在于，所述T型限位块（2）上开设有若干个结构相同的固定凹槽（17）。
3.根据权利要求1所述的一种具有大推力的线性压电驱动器，其特征在于，所述推动台（1）内设置有处理器（18）。
4.根据权利要求1所述的一种具有大推力的线性压电驱动器，其特征在于，所述升降陶瓷压电元件（8）以及移动陶瓷压电元件（11）上开设有限位挤压孔（20），所述U型限位块（6）以及U型移动块（10）开设有限位孔（19）。
5.根据权利要求4所述的一种具有大推力的线性压电驱动器，其特征在于，所述限位挤压孔（20）内设置有固定栓（21），且所述固定栓（21）插装于限位孔（19）内。
6.根据权利要求1所述的一种具有大推力的线性压电驱动器，其特征在于，所述移动块（5）上开设有若干个结构相同的散热凹槽（22）。
7.根据权利要求6所述的一种具有大推力的线性压电驱动器，其特征在于，若干个所述散热凹槽（22）内设置有导热硅棒（23）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911182237.5A CN110768572B (zh) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 一种具有大推力的线性压电驱动器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911182237.5A CN110768572B (zh) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 一种具有大推力的线性压电驱动器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110768572A CN110768572A (zh) | 2020-02-07 |
| CN110768572B true CN110768572B (zh) | 2020-12-04 |
Family
ID=69339825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911182237.5A Active CN110768572B (zh) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 一种具有大推力的线性压电驱动器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110768572B (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6252705B1 (en) * | 1999-05-25 | 2001-06-26 | Schlumberger Technologies, Inc. | Stage for charged particle microscopy system |
| CN102148586A (zh) * | 2011-03-14 | 2011-08-10 | 南昌航空大学 | 一种三相纵振模态驱动的大推力压电直线电机 |
| CN103780142B (zh) * | 2014-01-22 | 2015-11-25 | 吉林大学 | 一种基于斜块箝位的大载荷高精度尺蠖型压电直线驱动器 |
| CN110289785B (zh) * | 2019-07-12 | 2021-01-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种断电保持三自由度压电指向调整装置及平台控制方法 |
-
2019
- 2019-11-27 CN CN201911182237.5A patent/CN110768572B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110768572A (zh) | 2020-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103501129B (zh) | 一种仿生尺蠖型压电旋转驱动器 | |
| CN109586612B (zh) | 一种具有仿生麦芒摩擦表面的交替步进压电粘滑驱动器 | |
| CN109586611B (zh) | 一种具有各向异性摩擦表面的交替步进压电粘滑驱动器 | |
| CN214847751U (zh) | 一种平面三自由度精密微位移定位平台 | |
| CN112271955B (zh) | 具有小位移过冲量可断电保持位移的压电作动器的作动方法 | |
| CN111162692B (zh) | 一种钳位式压电驱动平台及其激励方法 | |
| CN107786120B (zh) | 具有宏微混合运动特性的压电旋转定位平台与控制方法 | |
| CN110768572B (zh) | 一种具有大推力的线性压电驱动器 | |
| CN110798094B (zh) | 一种基于寄生惯性原理的压电直线精密驱动装置 | |
| CN116766141B (zh) | 粗精两级驱动六自由度并联调整平台 | |
| CN203352479U (zh) | 一种电致伸缩微驱动器 | |
| CN110224632A (zh) | 摩擦力可控式直线压电执行器及其控制方法 | |
| CN110829882B (zh) | 一种t型压电驱动装置 | |
| CN110768571B (zh) | 一种基于寄生惯性原理的仿生爬行式压电精密驱动装置 | |
| CN110912444B (zh) | 一种仿生爬行式压电驱动器 | |
| CN111193435A (zh) | 一种旋转作动器 | |
| CN112271956B (zh) | 一种可断电保持位移的推拉对称的压电作动器的作动方法 | |
| CN110635711A (zh) | 纳米位移直线步进电机 | |
| CN111245289B (zh) | 一种压电驱动的旋转运动装置及其控制方法 | |
| CN111384873B (zh) | 一种仿生尺蠖式驱动装置及其激励方法 | |
| CN112713799B (zh) | 一种基于柔性铰链导向的大行程无回退纳米压电电机 | |
| CN203522426U (zh) | 一种大行程微位移驱动器 | |
| CN102522916A (zh) | 基于摩擦力变化的纳米马达 | |
| CN108482511B (zh) | 一种尺蠖式微动步行机器人 | |
| CN111130383B (zh) | 一种尺蠖型驱动平台及其控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |