CN210093125U - 一种配重式步进机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配重式步进机构，包括第一叠层压电陶瓷、固定块、第二叠层压电陶瓷、质量块、动子和预紧机构；所述动子能沿第一方向移动；所述第一叠层压电陶瓷一端接触在动子上，预紧机构连接第一叠层压电陶瓷另一端以使第一叠层压电陶瓷压触在动子上，预紧机构、第一叠层压电陶瓷和动子沿第二方向按序布置，第二叠层压电陶瓷伸长方向沿第二方向布置，第二方向和第一方向垂直；所述固定块固设在动子上，第二叠层压电陶瓷一端固接在固定块侧壁，另一端固接质量块，固定块、第二叠层压电陶瓷和质量块沿第一方向按序布置，第二叠层压电陶瓷伸长方向沿第一方向布置。它具有如下优点：配重式步进机构具有断电自锁功能。

Description

一种配重式步进机构

技术领域

本实用新型涉及压电精密制动技术领域，尤其涉及一种配重式步进机构。

背景技术

压电陶瓷具有逆压电效应，可将电能转化为机械能，近年来由于制造工艺的优化，压电陶瓷能实现大规模的生产，叠层压电陶瓷被越来越多的应用在精密驱动上。用叠层压电陶瓷作为驱动器制成的压电直线电机有很多优点，如位移分辨力高、承载力大、输出刚度高、输出位移重复性好、控制简单易操作、能够克服电磁干扰、高温、低温等问题。

目前能实现大行程精密步进驱动的方式主要是尺蠖式精密驱动和惯性驱动两种方式。尺蠖式精密驱动能够提供较大的精度和推力,但是由于其结构复杂导致驱动频率较小,从而导致驱动速度小,而复杂的结构还导致控制难度加大,安装精度难以控制；另外,尺镬型精密驱动的配合磨损严重,最终导致接触不良,使得压电陶瓷的驱动产生误差，电机驱动性能弱化。惯性摩擦压电驱动装置的结构较简单、控制较容易、驱动速度较大,但是由于摩擦惯性压电驱动装置缺少钳位机构而导致预紧力不足,推力小。如中国专利授权公告号为CN204361935U，专利名称为惯性式中型结构的直线压电电机，整个结构尽管相对简单，但它的驱动是由两组叠层压电陶瓷的形变共同作用使动子产生位移，因此对控制信号需要严格要求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种配重式步进机构，其克服了背景技术中惯性式中型结构的直线压电电机所存在的不足。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种配重式步进机构，包括第一叠层压电陶瓷、固定块、第二叠层压电陶瓷、质量块、动子和预紧机构；所述动子能沿第一方向移动；所述第一叠层压电陶瓷一端接触在动子上，所述预紧机构连接第一叠层压电陶瓷另一端以使第一叠层压电陶瓷压触在动子上，所述预紧机构、第一叠层压电陶瓷和动子沿第二方向按序布置，所述第二叠层压电陶瓷伸长方向沿第二方向布置，第二方向和第一方向垂直；所述固定块固设在动子上，所述第二叠层压电陶瓷一端固接在固定块侧壁，另一端固接质量块，所述固定块、第二叠层压电陶瓷和质量块沿第一方向按序布置，所述第二叠层压电陶瓷伸长方向沿第一方向布置。

一实施例之中：所述质量块截面、第一叠层压电陶瓷截面、第二叠层压电陶瓷截面都呈方形，所述质量块端面和第二叠层压电陶瓷端面部分或全部重叠且固接。

一实施例之中：所述质量块和动子间隔，且所述质量块悬空连接在第二叠层压电陶瓷。

一实施例之中：所述第一方向为水平方向，所述第二方向为竖直方向。

一实施例之中：所述预紧机构、第一叠层压电陶瓷和动子上下按序布置。

一实施例之中：所述预紧机构包括一振动块和两弹簧，一弹簧两端分别固接第一叠层压电陶瓷顶面和振动块底面，另一弹簧自上往下顶抵在振动块顶面。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

预紧机构连接第一叠层压电陶瓷以使第一叠层压电陶瓷压触在动子上，使动子受有摩擦力，使配重式步进机构具有断电自锁功能。它不仅能通过第二压电陶瓷的逆压电效应来控制电机运行的速度与步距，而且还能通过第一压电陶瓷控制电机运行的速度与步距。配重式步进机构包括第一叠层压电陶瓷、固定块、第二叠层压电陶瓷、质量块、动子和预紧机构，结构简单，易于实现。

叠层压电陶瓷、质量块的截面为方形，叠层压电陶瓷端面与质量块端面固接且部分或全部重叠，机械能通过叠层压电陶瓷端面传递至质量块端面，其传递效果更好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1绘示了本具体实施方式配重式步进机构的结构原理图。

图中标号：10-叠层压电陶瓷，20-固定块，30-叠层压电陶瓷，40-质量块，50-动子，60-振动块，70-弹簧。

具体实施方式

请查阅图1，一种新型配重式步进机构，包括第一叠层压电陶瓷10、固定块20、第二叠层压电陶瓷30、质量块40、动子50和预紧机构。其中，质量块40截面、第一叠层压电陶瓷10截面、第二叠层压电陶瓷30截面都呈方形。

所述动子50能水平移动，具体结构如：另设有两下滚轮和两上滚轮，所述动子50底面支撑连接在两下滚轮之上，所述两上滚轮连接在动子顶面，一方面通过滚轮将动子50移动化为滚动，另一方面限定动子50只能水平活动，起导向作用。所述下滚轮、上滚轮如都转动设置在固定物上，所述固定物如为机架或壳体。

所述固定块20固设在动子50之上，具体结构如通过螺钉将固定块20固设在动子50顶面。

所述第二叠层压电陶瓷30一端面固接在固定块20侧壁，另一端面固接质量块40，所述固定块20、第二叠层压电陶瓷30和质量块40沿水平方向按序布置。具体结构中：所述第二叠层压电陶瓷30端面与质量块40端面部分或全部重叠且固接，所述固接如粘结或焊接等。最好，所述质量块40底面和动子50顶面上下间隔设置，使质量块40悬空连接在第二叠层压电陶瓷30。

所述第一叠层压电陶瓷10下端面和动子50顶面接触，预紧机构连接第一叠层压电陶瓷10上端面以使第一叠层压电陶瓷10压触在动子50顶面，所述预紧机构、第一叠层压电陶瓷10和动子上下布置。当第一叠层压电陶瓷10伸长时提供的预紧力能使动子50处于静止状态。所述预紧机构包括一振动块60和两弹簧70，一弹簧70下端固接第一叠层压电陶瓷10上端面，一弹簧70上端固接振动块60，另一弹簧70固接在振动块60以向振动块60施加朝下的弹力。具体结构中所述另一弹簧70上端固接在固定物，下端固接在振动块60；所述弹簧70、振动块60、弹簧70、第一叠层压电陶瓷10和动子上下布置。

该新型配重式步进机构的工作方式为：初始位置时，动子50处于静止状态，与动子50垂直的第一叠层压电陶瓷10与动子50接触部位的摩擦力为零，两组弹簧70提供预紧力的作用；当第二叠层压电陶瓷30接收到周期性变化的信号后，其规律性伸缩，带动质量块40在伸缩方向以一定频率来回振动运动；而第一叠层压电陶瓷10接收周期性变化的信号后在伸缩方向规律性收缩，带动振动块60在垂直于动子50的方向做来回的振动运动，并通过两组弹簧70，将第一叠层压电陶瓷10的振动幅度进行放大；由于振动块60规律性振动，因此第一叠层压电陶瓷10与动子50之间的接触力也规律性变化；当振动块60运动到离动子50最近位置时，接触力最大，当运动到最远时，接触力最小，因此，只要调节好第一叠层压电陶瓷10和第二叠层压电陶瓷30的跳变信号，当动子50往一个方向运动时，使接触力最小，当往回运动时，使接触力最大，即可实现动子50单方向的步进运动，在驱动信号的控制下，重复上述步骤，循环反复。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种配重式步进机构，其特征在于：包括第一叠层压电陶瓷、固定块、第二叠层压电陶瓷、质量块、动子和预紧机构；所述动子能沿第一方向移动；所述第一叠层压电陶瓷一端接触在动子上，所述预紧机构连接第一叠层压电陶瓷另一端以使第一叠层压电陶瓷压触在动子上，所述预紧机构、第一叠层压电陶瓷和动子沿第二方向按序布置，所述第二叠层压电陶瓷伸长方向沿第二方向布置，第二方向和第一方向垂直；所述固定块固设在动子上，所述第二叠层压电陶瓷一端固接在固定块侧壁，另一端固接质量块，所述固定块、第二叠层压电陶瓷和质量块沿第一方向按序布置，所述第二叠层压电陶瓷伸长方向沿第一方向布置。

2.根据权利要求1所述的一种配重式步进机构，其特征在于：所述质量块截面、第一叠层压电陶瓷截面、第二叠层压电陶瓷截面都呈方形，所述质量块端面和第二叠层压电陶瓷端面部分或全部重叠且固接。

3.根据权利要求1所述的一种配重式步进机构，其特征在于：所述质量块和动子间隔，且所述质量块悬空连接在第二叠层压电陶瓷。

4.根据权利要求1所述的一种配重式步进机构，其特征在于：所述第一方向为水平方向，所述第二方向为竖直方向。

5.根据权利要求1所述的一种配重式步进机构，其特征在于：所述预紧机构、第一叠层压电陶瓷和动子上下按序布置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种配重式步进机构，其特征在于：所述预紧机构包括一振动块和两弹簧，一弹簧两端分别固接第一叠层压电陶瓷顶面和振动块底面，另一弹簧自上往下顶抵在振动块顶面。

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