CN204498018U - 外驱动双向推力型压电步进精密驱动器 - Google Patents
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Abstract
一种外驱动双向推力型压电步进精密驱动器包括与底座相连的中间定子箝位单元，直线动子单元，驱动体单元和运动箝位单元。驱动体单元与中间定子箝位单元相连，运动箝位单元与驱动体单元相连。其结构简单，具有高分辨率、大载荷、高速、高频、稳定运动的特点。实现了压电叠堆只受到压力，延长压电叠堆材料的使用寿命，同时也实现了双向运动。
Description
技术领域
本实用新型涉及步进精密驱动器，特别是涉及一种利用压电材料的逆压电效应的外驱动双向推力型压电步进精密驱动器。
背景技术
精密驱动器是自动化装置和设备的动力部件和核心部件，它的体积、重量、价格和性能在很大程度上决定了自动化装置和设备的体积、重量、价格和性能。随着电子技术和材料科学的发展，新型驱动器的研究和开发已经取得了巨大的成果，对提高自动化装置和设备的性能起到了重大的作用。其中压电精密驱动器是一个多学科交叉的综合研究领域，已经成为国内外学者研究的热点之一。例如，哈尔滨工业大学的专利CN201210146029.1，公开了一种蠕动式被动箝位压电驱动器，但是压电材料在工作过程中会受到拉力，严重影响压电材料的使用寿命。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种利用压电材料的逆压电效应产生可利用并且可控的位移量和驱动力的步进精密驱动器。其结构简单，具有高分辨率、大载荷、高速、高频、稳定运动的特点。实现了压电叠堆只受到压力，延长压电叠堆材料的使用寿命，同时也实现了双向运动。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
包括与底座相连的中间定子箝位单元，直线动子单元，驱动体单元和运动箝位单元；驱动体单元与中间定子箝位单元相连，运动箝位单元与驱动体单元相连。
上述技术方案中，所述的中间定子箝位单元包括中间箝位体、中间压电叠堆和中间箝位柔性铰链；中间箝位体固定在底座上，中间压电叠堆置于中间箝位体内部，中间压电叠堆的两个面粘贴在中间箝位体的内表面上。
上述技术方案中，所述的驱动体单元包括左驱动压电叠堆、左驱动柔性铰链、左驱动体、右驱动压电叠堆、右驱动柔性铰链和右驱动体；左驱动压电叠堆置于左驱动体内部，左驱动压电叠堆的两个面粘贴在左驱动体的内表面上；右驱动压电叠堆置于右驱动体内部，右驱动压电叠堆的两个面粘贴在右驱动体的内表面上。
上述技术方案中，所述的运动箝位单元包括左箝位柔性铰链、左箝位压电叠堆、左箝位体、右箝位柔性铰链、右箝位压电叠堆、右箝位体；左箝位压电叠堆置于左箝位体内部，左箝位压电叠堆的两个面粘贴在左箝位体的内表面上；右箝位压电叠堆置于右箝位体内部，右箝位压电叠堆的两个面粘贴在右箝位体的内表面上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型采用的是一种仿生型的工作原理，利用“箝位-驱动-箝位”的方式运动，类似于某些生物体的步行运动，结构简单。
(2)本实用新型具有高分辨率、大载荷、高速、高频、稳定运动的特点。
(3)本实用新型实现了压电叠堆只受到压力，保护压电叠堆不受破坏，延长压电叠堆材料的使用寿命，同时也实现了双向运动。
附图说明
图1为本实用新型的结构俯视示意图。
图2为本实用新型的结构主视示意图。
图3为本实用新型的结构左视示意图。
图中：1.直线动子单元，2.左箝位柔性铰链，3.左箝位压电叠堆，4.左驱动柔性铰链，5.左驱动压电叠堆，6.中间箝位体，7.中间压电叠堆，8.右驱动柔性铰链，9.右驱动压电叠堆，10.右箝位体，11.右箝位压电叠堆，12.底座，13.左箝位体，14.中间箝位柔性铰链，15.右箝位柔性铰链，16.左驱动体，17.右驱动体。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详述，但不限于本实施例所叙述的具体结构。
如图1、图2、图3所示，包括与底座12相连的中间定子箝位单元，直线动子单元1，驱动体单元和运动箝位单元；驱动体单元与中间定子箝位单元相连，运动箝位单元与驱动体单元相连。
中间定子箝位单元包括中间箝位体6、中间压电叠堆7和中间箝位柔性铰链14；中间箝位体6固定在底座12上，中间压电叠堆7置于中间箝位体6内部，中间压电叠堆7的两个面粘贴在中间箝位体6的内表面上。
驱动体单元包括左驱动压电叠堆5、左驱动柔性铰链4、左驱动体16、右驱动压电叠堆9和右驱动柔性铰链8和右驱动体17；左驱动压电叠堆5置于左驱动体16内部，左驱动压电叠堆5的两个面粘贴在左驱动体16的内表面上；右驱动压电叠堆9置于右驱动体17内部，右驱动压电叠堆9的两个面粘贴在右驱动体17的内表面上。
运动箝位单元包括左箝位柔性铰链2、左箝位压电叠堆3、左箝位体13、右箝位柔性铰链15、右箝位压电叠堆11、右箝位体10；左箝位压电叠堆3置于左箝位体13内部，左箝位压电叠堆3的两个面粘贴在左箝位体13的内表面上；右箝位压电叠堆11置于右箝位体10内部，右箝位压电叠堆11的两个面粘贴在右箝位体10的内表面上。
以直线动子单元1向左运动为例，本实用新型的工作过程如下：
初始时，各工作单元处于自由状态-左箝位压电叠堆3带电伸长，左箝位柔性铰链2变形对直线动子单元1进行箝位-左驱动压电叠堆5带电伸长，由于中间箝位体6固定在底座12上，所以左驱动柔性铰链4向左侧变形，推动左箝位体13向左运动一步，由于左箝位体13与直线动子单元1箝位在一起，可带动直线动子向左运动一步-中间压电叠堆7带电伸长，使中间箝位体6对直线动子单元1进行箝位-左箝位压电叠堆3放电回缩，使左箝位体13与直线动子单元1松开-左驱动压电叠堆5放电回缩，左箝位体13在左驱动柔性铰链4的回复力作用下向右回缩一步，回到初始位置-左箝位压电叠堆3带电伸长，左箝位柔性铰链2变形对直线动子单元1进行箝位-中间压电叠堆7放电回缩，中间箝位体6松开，完成一个工作周期。期间，除直线动子单元1向左运动一步外，其它工作单元均回到原始位置。重复以上运动过程，则直线动子单元1以步进的方式被动的向左连续运动，并且向左运动过程是对载荷端的推力驱动。在整个运动过程中，中间箝位体6的右侧部分一直处于自由状态。
同理，由于左右侧结构完全一致，所以使用不同的驱动时序就可以用施加推力的方式动直线动子单元1向右运动。
Claims (4)
1.一种外驱动双向推力型压电步进精密驱动器，其特征在于：包括与底座(12)相连的中间定子箝位单元，直线动子单元(1)，驱动体单元和运动箝位单元；驱动体单元与中间定子箝位单元相连，运动箝位单元与驱动体单元相连。
2.根据权利要求1所述的外驱动双向推力型压电步进精密驱动器，其特征在于：所述中间定子箝位单元包括中间箝位体(6)、中间压电叠堆(7)和中间箝位柔性铰链(14)；中间箝位体(6)固定在底座(12)上，中间压电叠堆(7)置于中间箝位体(6)内部，中间压电叠堆(7)的两个面粘贴在中间箝位体(6)的内表面上。
3.根据权利要求1或2所述的外驱动双向推力型压电步进精密驱动器，其特征在于：所述驱动体单元包括左驱动压电叠堆(5)、左驱动柔性铰链(4)、左驱动体(16)、右驱动压电叠堆(9)和右驱动柔性铰链(8)和右驱动体(17)；左驱动压电叠堆(5)置于左驱动体(16)内部，左驱动压电叠堆(5)的两个面粘贴在左驱动体(16)的内表面上；右驱动压电叠堆(9)置于右驱动体(17)内部，右驱动压电叠堆(9)的两个面粘贴在右驱动体(17)的内表面上。
4.根据权利要求3所述的外驱动双向推力型压电步进精密驱动器，其特征在于：所述运动箝位单元包括左箝位柔性铰链(2)、左箝位压电叠堆(3)、左箝位体(13)、右箝位柔性铰链(15)、右箝位压电叠堆(11)、右箝位体(10)；左箝位压电叠堆(3)置于左箝位体(13)内部，左箝位压电叠堆(3)的两个面粘贴在左箝位体(13)的内表面上；右箝位压电叠堆(11)置于右箝位体(10)内部，右箝位压电叠堆(11)的两个面粘贴在右箝位体(10)的内表面上。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105811802A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-07-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于柔顺足驱动的大负载、高精度、跨尺度压电直线马达 |
| CN110138264A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-16 | 宁波大学 | 一种压电尺蠖旋转电机 |
| CN117175970A (zh) * | 2023-11-03 | 2023-12-05 | 吉林大学 | 一种仿海豹运动的压电步进直线执行器 |
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