CN215897614U - 一种压电惯性驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及驱动装置技术领域，公开了一种压电惯性驱动装置。其包括基座、滑动件和压电驱动模块。滑动件与基座滑动配合并能够沿第一方向滑动，滑动件的一侧设置有用于承载负载的承载面，另一侧设置有垂直于承载面的摩擦面，摩擦面与承载面均沿第一方向延伸；压电驱动模块设置于基座上，压电驱动模块位于滑动件设置摩擦面的一侧，压电驱动模块包括压电元件和第一摩擦件，压电元件能够沿第一方向伸缩，压电元件与第一摩擦件柔性连接，第一摩擦件与摩擦面之间摩擦接触。本实用新型避免了负载重力对于摩擦副内的摩擦力的影响，提高了压电惯性驱动装置的带载能力。

Description

一种压电惯性驱动装置

技术领域

本实用新型涉及驱动装置技术领域，尤其涉及一种压电惯性驱动装置。

背景技术

随着精密制造、半导体、医疗设备等行业的发展，高精度、高分辨率的精密运动驱动装置的市场需求日益增多，各种新结构、新技术不断涌现。压电惯性电机作为精密运动驱动装置的一种，目前已被广泛认知，诸如美国专利US10250164B2所述的惯性电机，其原理是通过摩擦副之间的“粘滞-滑移”效应和压电陶瓷的驱动而产生位移。

目前的惯性电机包括由上至下依次设置的滑动平台、压电驱动模块和底座。滑动平台的底部贴合有摩擦面，压电驱动模块的顶部设置有摩擦块，摩擦面与摩擦块之间形成摩擦副。

现有技术提供的惯性电机，由于滑动平台和滑动平台上方的负载的重力会作用在压电驱动模块上，使得摩擦块与摩擦面之间的压力较大，造成摩擦副之间的预紧力增大，较高的预紧力随之会带来滑移阶段的阻力加大，造成电机带载能力受限。

基于此，亟需一种压电惯性驱动装置用来解决如上提到的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压电惯性驱动装置，避免了负载重力对于摩擦副内的摩擦力的影响，保证了压电惯性驱动装置的带载能力。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种压电惯性驱动装置，包括：

基座；

滑动件，与所述基座滑动配合并能够沿第一方向滑动，所述滑动件的一侧设置有用于承载负载的承载面，另一侧设置有与所述承载面相垂直的摩擦面，所述摩擦面与所述承载面均沿所述第一方向延伸；

压电驱动模块，设置于所述基座上，所述压电驱动模块位于所述滑动件设置所述摩擦面的一侧，所述压电驱动模块包括压电元件和第一摩擦件，所述压电元件沿所述第一方向伸缩，所述压电元件与所述第一摩擦件柔性连接，所述第一摩擦件与所述摩擦面之间摩擦接触。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，所述摩擦面在第二方向上间隔且相对设置有两个，所述第二方向垂直于所述摩擦面，所述压电驱动模块设置有至少两个所述第一摩擦件，每个所述摩擦面与至少一个所述第一摩擦件摩擦接触。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，所述压电驱动模块还包括安装部和柔性部，所述柔性部包括两个在所述第二方向上间隔设置的柔性臂，所述安装部与所述基座连接，且所述压电元件固定在所述安装部上，每个所述柔性臂的侧壁上设置至少一个所述第一摩擦件，两个所述柔性臂的一端均连接于所述安装部，且所述柔性臂位于所述压电元件沿所述第一方向的一端，两个所述柔性臂的另一端之间设置调节间隙。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，每个所述柔性臂均包括第一柔性臂和第二柔性臂，所述第一柔性臂和所述第二柔性臂的连接处设置第一刚性件，所述第一摩擦件设置于所述第一刚性件上，所述第一柔性臂远离所述第二柔性臂的一端连接于所述安装部，两个所述第二柔性臂远离所述第一柔性臂的端部之间设置所述调节间隙。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，所述基座上设置有支撑件，所述支撑件上设有可活动的第一调节件，所述第一调节件正对所述调节间隙设置，且所述第一调节件能够伸入所述调节间隙并改变所述调节间隙的大小。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，所述第二柔性臂远离所述第一刚性件的一端均连接有第二刚性件，两个所述柔性臂的所述第二刚性件之间设置所述调节间隙。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，所述安装部呈U型，所述压电元件置于所述安装部的开口内，且所述压电元件沿所述第一方向的两个端面分别抵接于所述安装部的第一侧臂和第二侧臂上，所述第一侧臂与所述第二侧臂之间连接有连接臂，所述连接臂与所述压电元件之间设有间隙。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，所述柔性部与所述基座之间设置有间隙。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，两个所述柔性臂远离所述安装部的一端分别连接有支撑部，两个所述支撑部之间设置所述调节间隙，所述支撑部朝向所述基座的端面凸出于所述柔性部朝向所述基座的端面设置。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，所述支撑部包括第一臂部、第二臂部和延伸部；

所述第一臂部和所述第二臂部在所述第一方向上相对设置，所述第一臂部的第一端和所述第二臂部的第一端通过连接臂部连接形成U型结构，所述U型结构的开口朝向所述基座，所述第二臂部远离所述第一臂部的一侧连接于所述柔性臂；

所述延伸部凸出设置于所述第一臂部的第二端，且沿所述第一方向朝向所述柔性臂延伸，所述延伸部朝向所述基座的端面凸出于所述柔性部朝向所述基座的端面设置，所述延伸部背向所述基座的端面朝向所述第二臂部的第二端，且所述延伸部背向所述基座的端面与所述第二臂部的第二端之间设有间隙。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，所述压电驱动模块还包括杠杆放大结构，所述杠杆放大结构包括输入连接部、输出连接部和杠杆部，所述杠杆部的一端设置支点，所述输入连接部的一端连接于所述压电元件沿所述第一方向的一端，所述输入连接部的另一端连接于所述杠杆部的中部，所述杠杆部的另一端连接于所述输出连接部的一端，所述输出连接部的另一端连接于所述第一摩擦件。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，所述基座包括第一连接座和第二连接座，所述压电驱动模块设置于所述第一连接座上，所述滑动件滑动连接于所述第二连接座，所述第一连接座可拆卸连接于所述第二连接座。

作为一种压电惯性驱动装置的可选技术方案，所述基座上设置有压电固定件，所述压电固定件用于将所述压电驱动模块固定至所述基座。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的压电惯性驱动装置将承载面水平设置在滑动件的上方，摩擦面垂直于承载面呈竖直设置，相较于现有技术中摩擦面与负载面相平行的设置，可以降低承载面上方的负载的重力对于摩擦副的预紧力和压力的影响，避免了摩擦副上的摩擦力增大，从而避免了压电驱动模块提供额外的驱动力，提高了压电惯性驱动装置的带载能力。此外，本实用新型的摩擦面与承载面垂直设置，负载重力与摩擦副上的压力正交设置，使得负载重力无法作用在柔性结构上，避免了负载重力与摩擦副上的压力方向相同时柔性结构在负载重力方向上产生的额外形变，保证了压电驱动模块的耐用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的压电惯性驱动装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的压电惯性驱动装置的爆炸图；

图3是本实用新型实施例一提供的压电惯性驱动装置的剖视图；

图4是本实用新型实施例一提供的压电惯性驱动装置的部分结构仰视视角的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的压电驱动模块的结构示意图；

图6是本实用新型实施例一提供的压电驱动模块的部分结构示意图；

图7是本实用新型实施例一提供的压电惯性驱动装置的第一种驱动过程的示意图；

图8是本实用新型实施例一提供的压电惯性驱动装置的第二种驱动过程的示意图；

图9是本实用新型实施例二提供的压电驱动模块的部分结构的侧视图；

图10是本实用新型实施例二提供的杠杆放大结构的结构示意图；

图11是本实用新型实施例三提供的压电惯性驱动装置的部分结构示意图；

图12是图11中A处的局部放大图。

图中：

1、基座；11、第一连接座；111、支撑件；112、第一调节件；113、压电固定件；114、固定槽；115、连接块；12、第二连接座；13、导向件；

2、滑动件；21、第二摩擦件；

3、压电驱动模块；31、压电元件；32、第一摩擦件；33、安装部；331、第一侧臂；332、连接臂；333、第二侧臂；34、柔性臂；341、第一柔性臂；342、第二柔性臂；343、第一刚性件；3431、固定凹槽；344、第二刚性件；345、支撑部；3451、第一臂部；3452、第二臂部；3453、延伸部；35、杠杆放大结构；351、输入连接部；352、输出连接部；353、杠杆部；

41、第一螺钉；42、第二螺钉；43、第三螺钉；

5、线缆固定件；

61、第一通槽；62、第二通槽；63、第三通槽；631、圆弧槽。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施例提供了一种压电惯性驱动装置，可应用为惯性电机或其他装置，在此不作限定。具体地，如图1-图4所示，压电惯性驱动装置包括：基座1；滑动件2和压电驱动模块3。滑动件2通过压电驱动模块3能与基座1沿第一方向相对滑动，滑动件2的一侧设置有用于承载负载的承载面，另一侧设置有与承载面相垂直的摩擦面，摩擦面与承载面均沿第一方向延伸；压电驱动模块3位于滑动件2设置有摩擦面的一侧且连接于基座1，压电驱动模块3包括压电元件31和第一摩擦件32，压电元件31能够沿第一方向伸缩，压电元件31与第一摩擦件32柔性连接，第一摩擦件3与摩擦面之间摩擦接触。

本实施例提供的压电惯性驱动装置包括基座1、滑动件2和压电驱动模块3。滑动件2与基座1滑动配合，压电驱动模块3置于滑动件2设置摩擦面的一侧，压电驱动模块3包括第一摩擦件32，摩擦面与第一摩擦件32摩擦接触形成摩擦副，当承载面为水平设置在滑动件2的上方时，摩擦面垂直于承载面呈竖直设置，使得摩擦副上产生的压力和预紧力为沿水平方向的力，即摩擦副上的压力和预紧力与滑动件2上放置的负载的重力呈正交设置，降低了滑动件2上部的负载的重力对于摩擦副的预紧力和压力的影响，既避免了摩擦副上的摩擦力增大，从而避免了压电驱动模块3提供额外的驱动力，提高了压电惯性驱动装置的带载能力。由于压电驱动模块3的第一摩擦件32与压电元件31之间通过柔性结构柔性连接，压电驱动模块3的柔性结构由于摩擦副上产生的压力发生形变。现有技术中，负载重力与摩擦副上的压力方向相同，使得负载重力影响柔性结构的形变量，造成了柔性结构的额外形变，而本实用新型的摩擦面与承载面垂直设置，负载重力与摩擦副上的压力正交设置，使得负载重力无法作用在柔性结构上，避免了柔性结构在负载重力方向上产生的额外形变，保证了压电驱动模块3的耐用性。

在本实施例中，规定第一方向、第二方向和第三方向相互垂直，并以第一方向和第二方向位于水平面内为例，第三方向竖直设置。为了便于理解，如图1所示，X轴的正方向或反方向为第一方向，Y轴的正方向或反方向为第二方向，Z轴的正方向或反方向为第三方向。在其他实施例中，第一方向还可竖直设置或沿倾斜设置，实现压电惯性驱动装置的其他应用场景，在此不做赘述。

在本实施例中，如图2和图3所示，基座1包括两个沿Y轴方向间隔设置的导向件13，导向件13均沿X轴方向延伸，导向件13与滑动件2均呈条状，滑动件2位于两个导向件13之间，滑动件2沿Y轴的两侧分别与两个导向件13之间形成交叉滚子导轨结构。滑动件2的两侧均与所述导向件13滑动配合，提高了滑动件2的滑动的平稳性，提高了压电惯性驱动装置的实用性。其中，交叉滚子导轨结构为现有技术，在此不再赘述。

具体地，滑动件2设有摩擦面的一侧设置有第二摩擦件21，第二摩擦件21朝向第一摩擦件32的侧面形成该摩擦面，第二摩擦件21均沿X轴延伸，在本实施例中，滑动件2的上方水平设置承载面，承载面沿X轴延伸，第二摩擦件21凸出于滑动件2的底部并与滑动件2的底部固定设置，且第二摩擦件21呈条状，截面优选方形，其顶面与滑动件2的底面贴合并连接，具体可通过胶层粘接，使得第二摩擦件21的侧面竖直设置，第二摩擦件21的侧面(即摩擦面)与第一摩擦件32相对设置实现摩擦接触。第二摩擦件21与滑动件2之间也可通过螺钉固定或其他方式连接，或者第二摩擦件21与滑动件2为一体式结构。在一些实施方式中，摩擦面也可以不通过设置第二摩擦件21的方式形成，例如，滑动件2的底部可开设有方槽，方槽沿X轴方向延伸，方槽内侧沿Y轴方向相对的两个槽壁上设置有摩擦层，摩擦层朝向彼此的一侧作为摩擦面，在此不作限定。

优选地，摩擦面间隔且相对设置有两个，该两个摩擦面均朝向第一摩擦件32设置，也就是说，第二摩擦件21间隔且相对设置有两个，两个第二摩擦件21沿Y轴方向间隔排列。压电驱动模块3设置有至少两个第一摩擦件32，每个摩擦面与至少一个第一摩擦件32摩擦接触。设置两个摩擦面，且每个摩擦面均与至少一个第一摩擦件32摩擦接触，使得压电驱动模块3沿Y轴方向的两侧均与滑动件2接触，保证了滑动件2的平稳性。

优选地，第二摩擦件21与第一摩擦件32采用陶瓷材料，摩擦系数较高且较为耐用，当通过摩擦面与第一摩擦件32之间的摩擦接触实现滑动件2滑动时，避免了第二摩擦件21与第一摩擦件32之间产生相对滑动，保证了压电惯性驱动装置的输出行程。第二摩擦件21与第一摩擦件32优选采用氧化铝陶瓷材质。

优选地，两个第二摩擦件21分别设置于靠近滑动件2沿宽度方向(即Y轴)的两侧的边缘，最大化利用滑动件2的宽度尺寸，避免了滑动件2过宽，可以提高压电惯性驱动装置整体结构的紧凑性，减小了对空间的占用。

在本实施例中，如图2-图5所示，压电驱动模块3上设置两个第一摩擦件32。两个第一摩擦件32分别与两个第二摩擦件21对应摩擦接触，且两个第一摩擦件32位于两个第二摩擦件21之间，也就是说两个第一摩擦件32相背于彼此的一侧与摩擦面摩擦接触。如图4所示，两个第二摩擦件21在滑动件2的底面形成槽状结构，压电驱动模块3置于上述槽状结构内，减小了压电惯性驱动装置的高度尺寸，进一步减小了对空间的占用。

进一步地，第一摩擦件32呈块状，且用于与第二摩擦件21接触的端部呈弧形，使得摩擦面与第一摩擦件32之间为线接触，相对于面接触而言，降低了对于压电惯性驱动装置各个结构的尺寸精度要求以及压电惯性驱动装置的组装精度的要求，降低了生产成本；此外，相对于点接触，也增大了接触面积，保证了滑动件2的平稳性，也提高了接触结构的耐用性。在其他实施例中，第一摩擦件32与摩擦面之间接触的面可为平面，实现摩擦面与第一摩擦件32之间为面接触，或摩擦面与第一摩擦件32之间为点接触，在此不作限定。

具体地，如图4和图5所示，压电驱动模块3还包括安装部33和与安装部33的一端固定连接的柔性部，柔性部包括两个沿Y轴(第二方向)间隔且相对设置的柔性臂34，安装部33用于固定压电元件31，安装部33与基座1固定连接，每个柔性臂34背离另一柔性臂34的侧壁上设置至少一个第一摩擦件32，两个柔性臂34的一端均连接于安装部33，且柔性臂34的长度方向沿X轴方向设置，即柔性臂34的长度方向与压电元件31的伸缩方向一致，两个柔性臂34的另一端之间设置调节间隙。上述结构设置，在初始状态时，两个第一摩擦件32分别抵接两侧的第二摩擦件21，可以通过改变调节间隙的大小来改变第一摩擦件32对第二摩擦件21之间的压力，进而调整第一摩擦件32与第二摩擦件21之间的预紧力；同时，将安装部33设置在柔性部的一端，避免了因安装部33设置在两个第一摩擦件32之间而导致的柔性部沿Y轴的宽度较大，有利于缩减整个压电惯性驱动装置沿Y轴的宽度尺寸。在一些实施例中，安装部33设置在两个第一摩擦件32之间，在此不作限定。

在本实施例中，压电元件31采用压电陶瓷叠堆，多个压电陶瓷沿压电元件31的第一方向(X轴方向)依次堆叠，当通电情况不同时，压电陶瓷叠堆能够沿第一方向(X轴方向)伸长或收缩，实现推动柔性部沿X轴方向移动，从而带动第一摩擦件32沿X轴方向移动。安装部33与柔性部采用一体式结构，减少了安装部33与柔性部之间的连接过程，便于生产加工。安装部33与柔性部采用金属材质，具有一定弹性，能够在压电陶瓷叠堆伸长或收缩时产生形变，将压电陶瓷叠堆产生的输出位移传递给柔性部，实现推动柔性部沿X轴方向移动，从而带动第一摩擦件32沿X轴方向移动。需要说明的是，本实施例中涉及的刚性与柔性均为相对意义上的，刚性件均是指相对于柔性臂而言刚度较高的部件，并非绝对意义上的刚性件。也就是说，本实施例中采用金属材质制成的刚性件与柔性臂均具有一定的弹性变形的能力，但刚性件相较于柔性臂而言，刚度较高，柔性臂相较于刚性件而言，变形能力更好。

优选地，在XZ平面上，安装部33呈U型结构，压电元件31置于安装部33的开口内，且压电元件31沿X轴方向的两个端面抵接于呈U型结构的安装部33的第一侧臂331和第二侧臂333上，第一侧臂331和第二侧臂333之间连接有连接臂332，连接臂332与压电元件31之间设有间隙，由于压电元件31在伸长时会变细，也就是说其垂直于X轴的截面面积变小，压电元件31在缩短时会变粗，也就是说其垂直于X轴的截面面积变大，连接臂332与压电元件31之间设有间隙，能够避免连接臂332在压电元件31收缩时产生干涉，保证了压电惯性驱动装置的移动行程，也避免了压电驱动模块3的结构变形，保证了压电驱动模块3的耐用性。在本实施例中，安装部33的开口设置在顶部，避免了压电元件31因重力脱离安装部33。在其他实施例中，安装部33的开口还可以设置在底部，在此不作限定。

由于压电元件31在缩短时，其中部位置较粗，即压电元件31类似呈梭型。在本实施例中，连接臂332朝向压电元件31的面设置为斜面，上述斜面倾斜于第一方向(X轴方向)设置，以使压电元件31底部与上述斜面之间的距离沿第一方向(X轴方向)逐渐增大或逐渐减小，避免压电元件31中部与连接臂332产生干涉。且将连接臂332朝向压电元件31的面设置成斜面，斜面倾斜于第一方向(X轴方向)设置，且斜面朝向第一侧臂331的一端向下倾斜(朝向连接臂332底部倾斜)，使得斜面朝向第二侧臂333的一端可以支撑压电元件31，避免压电元件31下滑移位。此外，斜面朝向第一侧臂331的一端向下倾斜，使得连接臂332与第一侧臂331之间的连接处较薄，刚性减弱，当压电元件31伸长时，便于第一侧臂331相对于连接臂332偏转，利于压电元件31推动柔性部，将压电陶瓷叠堆产生的输出位移传递给柔性部。

在其他实施例中，连接臂332朝向压电元件31的面也可设置为平面，此时需要额外设置固定结构将固定压电元件31固定至第一侧臂331和第二侧臂333之间，在此不作限定。

优选地，如图2所示，基座1包括用于固定压电驱动模块3的第一连接座11，第一连接座11呈方形板状，第一连接座11上设置有压电固定件113，压电固定件113用于将压电驱动模块3固定至基座1，进一步地，压电固定件113的侧壁上开设有固定槽114，安装部33远离柔性部的一端置于固定槽114内，且固定槽114的槽壁贴合于安装部33的外表面。

在本实施例中，压电固定件113呈块状，固定槽114设置为凵型，且固定槽114的开口设置在压电固定件113朝向安装部33的侧壁上，固定槽114沿竖直方向向上延伸至贯通压电固定件113的顶面，便于安装部33放置于固定槽114内部。在本实施例中，固定槽114的侧壁与上述侧壁331之间设置胶层，实现压电驱动模块3与第一连接座11之间的固定连接。

优选地，如图4-图6所示，每个柔性臂34均包括第一柔性臂341和第二柔性臂342。第一柔性臂341和第二柔性臂342的连接处设置第一刚性件343，第一摩擦件32设置于第一刚性件343上，第一柔性臂341远离第二柔性臂342的一端连接于安装部33，两个第二柔性臂342远离第一柔性臂341的端部之间设置调节间隙。设置第一刚性件343，保证第一摩擦件32能够稳定地连接在柔性臂34上，保证了压电惯性驱动装置的耐用性。

进一步地，如图6所示，第一刚性件343的侧壁上开设有固定凹槽3431，第一摩擦件32固定在固定凹槽3431内部。具体地，第一摩擦件32可通过胶层粘接或过盈配合固定在固定凹槽3431内部。

在本实施例中，第一柔性臂341和第二柔性臂342之间呈V型设置，两组上述第一柔性臂341和第二柔性臂342之间形成的V型结构的开口相对设置，且两个柔性臂34沿X轴对称设置，即柔性部整体呈沿X轴对称的四边形结构，四边形的柔性部的其中一个对角线沿X轴方向设置，另一个对角线沿Y轴设置，其中，两个第一刚性件343设置在四边形的Y轴对角线上，并且第一摩擦件32分别设置在两个第一刚性件343相背于彼此的侧壁上，四边形沿X轴方向的对角线的一端连接至安装部33，另一端的两个第二柔性臂342之间设置有调节间隙。

如图2所示，优选地，第一连接座11上还设置有支撑件111，支撑件111上设有可活动的第一调节件112，第一调节件112正对调节间隙设置，即支撑件111设置在柔性部远离安装部33的一端，且第一调节件112能够调节调节间隙的大小。通过调整调节间隙的大小，改变第一摩擦件32对于第二摩擦件21的压力大小，从而实现了改变第一摩擦件32与第二摩擦件21之间的滑动摩擦力以及最大静摩擦力，有利于滑动件2带动更大的负载移动，提高了压电惯性驱动装置的实用性，扩大了适用范围。

优选地，柔性部的底面与第一连接座11之间设置有间隙，减小了柔性部底部与第一连接座11之间的接触面积，降低了柔性部与第一连接座11之间的摩擦力，便于柔性部产生形变，从而便于改变调节间隙的大小。

进一步地，安装部33朝向基座1的端面凸出于柔性部朝向基座1的端面设置，安装部33朝向基座1的端面与基座1贴合。也就是说，在本实施例中，安装部33的底部凸出于柔性部设置，使得安装部33的底面能够贴合设置在第一连接座11上，而柔性部的底面与第一连接座11之间留有间隙。

在本实施例中，第一调节件112为调节顶丝，调节顶丝沿X轴设置且其外壁上设置有外螺纹。支撑件111呈块状，固定设置在基座1的第一连接座11上，且支撑件111上沿X轴方向开设有螺纹通孔，第一调节件112与螺纹通孔螺纹连接，使得第一调节件112能够沿螺纹通孔移动。自然状态下，调节间隙的宽度小于第一调节件112的最大直径，且第一调节件112朝向调节间隙的一端的端面呈锥形，随着第一调节件112沿螺纹通孔逐渐靠近并伸入调节间隙时，第一调节件112能够实现改变调节间隙的大小，从而改变两个第一摩擦件32对于第二摩擦件21的压力大小，从而调节第二摩擦件21与第一摩擦件32之间的预紧力。此外，在压电惯性驱动装置的使用过程中，需要在压电驱动模块3驱动滑动件2滑动前，先调节第一调节件112的位置，实现对于摩擦副的预紧力的调整。

作为优选，在压电驱动模块3驱动滑动件2滑动时，第一调节件112与第一连接座11相对静止，而柔性部受到压电元件31的推动，能够相对第一连接座11沿X轴往复移动，使得柔性部与第一调节件112之间产生相对位移，即第一调节件112伸入调节间隙中的长度随压电元件31的伸缩而改变，当第一摩擦件32逐渐靠近第一调节件112时，第一调节件112伸入调节间隙内的长度变大，使得摩擦副的预紧力进一步增大，若此时压电惯性驱动装置处于“粘滞”状态时，能够进一步增大摩擦副之间的最大静摩擦力，利于第一摩擦件32带动滑动件2上的负载滑动，使得压电惯性驱动装置运行更平稳；当第一摩擦件32逐渐远离第一调节件112时，第一调节件112伸入调节间隙内的长度变小，使得摩擦副的预紧力减小，若此时压电惯性驱动装置处于“滑移”状态时，能够降低摩擦副之间的滑动摩擦力，增大了第一摩擦件32与滑动件2之间的相对位移，减小了滑动件2上的负载滑动位移，保证了压电惯性驱动装置的驱动行程。在其他实施例中，第一调节件112还可不设置为调节顶丝的形式，直接通过其他刚性结构置于调节间隙内部，实现调整上述调节间隙的大小。

进一步地，每个第二柔性臂342远离第一刚性件343的一端均连接有第二刚性件344，两个第二刚性件344之间设置调节间隙，由于在改变调节间隙大小时，第一调节件112需要伸入调节间隙，设置第二刚性件344，能够避免第二柔性臂342变形，保证了压电惯性驱动装置的耐用性。

需要说明的是，本实施例中所提到的刚性件和柔性臂，可以为图中所示的直线型结构，也可以为弧线型、折线型或螺旋线型，在此不做具体限定。柔性臂34采用金属材质且为一体式结构，第一柔性臂341和第二柔性臂342的厚度较小，使其刚性较小，第一刚性件343和第二刚性件344厚度较大，使其刚性较大。在其他实施例中，第一柔性臂341、第二柔性臂342、第一刚性件343和第二刚性件344之间的连接处还可以为焊接或其他方式连接，在此不作限定。

具体地，基座1还包括第二连接座12，第二连接座12的顶部通过第二螺钉42固定连接于导向件13，使得滑动件2滑动连接于第二连接座12。第一连接座11嵌于第二连接座12底部，且第二连接座12上沿Z轴开设有通槽将第一连接座11露出，实现第二摩擦件21与第一摩擦件32之间的摩擦接触，第二连接座12呈方框状。第一连接座11顶面的四个拐角处凸出设置有连接块115，第二连接座12沿Y轴的两个侧边底部开设有容纳凹槽，连接块115通过螺钉固定于容纳凹槽内部，实现第一连接座11与第二连接座12之间的可拆卸连接，便于更换压电驱动模块3。

优选地，在第二连接座12上设置有线缆固定件5，便于固定线缆，向压电元件31通电。具体地，线缆固定件5呈“几”字型，开口设置在底部，线缆可通过其开口与压电元件31连接。线缆固定件5与第二连接座12通过第三螺钉43固定。在本实施例中，线缆固定件5固定在安装部33远离柔性部的一侧。

如图7-图8所示，为本实施例提供的压电惯性驱动装置驱动负载移动的过程。图7为第一种过程，先“粘滞”再“滑移”。需要说明的是，如图7中的b)、d)、f)和h)均为电压U(即施加在压电元件31上电压)与时间t之间的关系图，且图7的a)中压电惯性驱动装置的状态对应图7的b)中的t＝0的时刻，图7的c)中压电惯性驱动装置的驱动距离ΔS₁对应图7的d)中的0～t₁的时间区间、图7的e)中压电惯性驱动装置的驱动距离ΔS₂对应图7的f)中的0～t₂的时间区间、图7的g)中压电惯性驱动装置的驱动距离nΔS₂对应图7的h)中的0～nt₂的时间区间。其驱动过程具体如下：

首先，在t＝0时，如图7的a)所示为压电惯性驱动装置的初始状态，此时各部件均处于自然状态。此时，施加在压电元件31上的电压为U₀。

其次，在0～t₁的过程中(“粘滞”阶段)，向压电元件31施加的电压由U₀缓慢上升至U_t，压电元件31缓慢伸长，推动柔性部缓慢沿X轴移动，使第一摩擦件32通过静摩擦力带动第二摩擦件21移动，从而带动滑动件2沿X轴滑动，具体在图7的c)中向左滑动，使得滑动件2能够驱动其上的负载移动ΔS₁。而且，此段过程中，第一摩擦件32朝向第一调节件112靠近，调节间隙增大，增大了摩擦副之间的最大静摩擦力，利于第一摩擦件32带动滑动件2上的负载滑动，使得压电惯性驱动装置运行更平稳。

然后，在t₁～t₂的过程中(“滑移”阶段)，向压电元件31施加的电压由U_t快速下降至U₀，压电元件31迅速回缩，柔性部快速沿X轴恢复至初始状态，使第一摩擦件32与第二摩擦件21相对滑动，从而使得滑动件2静止或仍有沿X轴较小位移的滑动，即图7的e)中静止或向右有较小位移的滑动，使得滑动件2上的负载在t＝t₂时(即0～t₂的时间段)具有最终总位移ΔS₂。而且，此段过程中，第一摩擦件32在X轴向远离第一调节件112，调节间隙减小，降低了摩擦副之间的滑动摩擦力，减小了负载的位移，保证了压电惯性驱动装置的驱动行程。

最后，不断重复上述过程，使得在t＝nt₂的时间区间内，压电惯性驱动装置能够驱动负载移动nΔS₂。

图8为第二种驱动过程，先“滑移”再“粘滞”，其驱动过程与第一种类似，移动方向相反。具体地，首先，在t＝0时，压电惯性驱动装置处于初始状态，此时各部件均处于自然状态。此时，施加在压电元件31上的电压为U₀。其次，在0～t₁的过程中(“滑移”阶段)，向压电元件31施加的电压由U₀快速上升至U_t，压电元件31快速伸长，推动柔性部快速沿X轴移动，使第一摩擦件32与第二摩擦件21相对滑动，从而使得滑动件2静止或有沿X轴较小位移的滑动，即图8中静止或向左有较小位移的滑动。然后，在t₁～t₂的过程中(“粘滞”阶段)，向压电元件31施加的电压由U_t缓慢下降至U₀，压电元件31缓慢回缩，拉动柔性部缓慢沿X轴移动，使第一摩擦件32通过静摩擦力带动第二摩擦件21移动，从而带动滑动件2沿X轴滑动，具体在图8中向右滑动，使得滑动件2能够驱动其上的负载移动ΔS’，使得滑动件2上的负载在t＝t₂时(即0～t₂的时间段)具有最终总位移ΔS₃，也就是说，在0～t₂的时间区间内，压电惯性驱动装置的驱动距离为ΔS₃。最后，不断重复上述过程，使得在t＝nt₂的时间区间内，压电惯性驱动装置能够驱动负载移动nΔS₃。

实施例二

本实施例提供了一种压电惯性驱动装置，且与实施例一相比，本实施例提供的结构基本与实施例一相同，仅压电驱动模块3的结构设置存在差异，本实施例不再对与实施例一相同的结构进行赘述。

由于压电陶瓷叠堆产生的变形量较小，为了利于实现较大驱动行程的压电惯性驱动装置，进一步地，如图9和图10所示，压电驱动模块3还包括设置在压电元件31和柔性部之间的杠杆放大结构35，用于放大压电元件31的输出变形量。具体地，杠杆放大结构35包括输入连接部351、输出连接部352和杠杆部353，杠杆部353的一端可偏转地固定形成支点O，输入连接部351的一端连接于压电元件31朝向柔性部的一端，输入连接部351的另一端连接于杠杆部353的中部，杠杆部353的另一端连接于输出连接部352的一端，输出连接部352的另一端连接于柔性部。在本实施例中，杠杆部353与安装部33连接，安装部33的底部固定至基座1，使得杠杆部353的底部与基座1的连接点形成支点O，并且杠杆部353可偏转地固定，以使杠杆部353产生旋转，杠杆部353的中部通过输入连接部351与压电元件31相连接，杠杆部353的顶部通过输出连接部352连接于柔性部，使得压电元件31伸长时，能够通过输入连接部351推动杠杆部353的中部，杠杆部353沿支点O转动，从而通过输出连接部352推动柔性部移动，实现第一摩擦件32的移动，设置杠杆放大结构35，能够放大压电元件31的输出位移，增大了柔性部的输入位移，使得滑动件2的滑动位移变大，利于实现压电惯性驱动装置的大驱动行程，提高了实用性。具体地，输出连接部352与输入连接部351分别位于杠杆部353的两侧，自然状态下的杠杆部353沿竖直方向设置，具体在图10内部通过虚线表示出输入连接部351、输出连接部352和杠杆部353，以及用箭头示出输出连接部352与输入连接部351的作用力的方向。

在本实施例中，安装部33的结构与实施例一中的相同，包括第一侧臂331、连接臂332和第二侧臂333，安装部33和柔性部呈一体式结构，杠杆放大结构35设置在第一侧臂331上，通过在第一侧臂331上开设孔槽结构形成。

具体地，在第一侧臂331朝向柔性部的一端的底部设有第一通槽61，第一通槽61沿Y轴前后贯穿第一侧臂331的两个侧壁及沿Z轴方向贯穿第一侧臂331底部。优选地，第一通槽61的槽底为弧状且与第一侧臂331的顶面间隔设置，使得第一通槽61的槽底与第一侧臂331的顶面之间形成输出连接部352，即输出连接部352设置在第一通槽61的顶部。在第一侧臂331朝向安装部33的一端沿竖直方向间隔开设有第二通槽62和第三通槽63，第二通槽62位于第三通槽63上方，第二通槽62与第三通槽63均沿Y轴前后贯穿第一侧臂331的两个侧面，且第二通槽62向上延伸贯穿于第一侧臂331的顶面，使得在第二通槽62和第三通槽63之间形成输入连接部351。第二通槽62和第三通槽63与第一通槽61的槽侧壁之间形成杠杆部353。其中，第三通槽63朝向第一通槽61的槽壁底部凹设有圆弧槽631，使得杠杆部353的底部具有柔性，可以实现杠杆部353的偏转。

实施例三

本实施例提供了一种压电惯性驱动装置，且与实施例一或实施例二相比，本实施例提供的结构基本与实施例一或实施例二相同，仅压电驱动模块3以及滑动件21的结构设置存在差异，本实施例不再对与实施例一和实施例二相同的结构进行赘述。

如图11所示，在本实施例中，滑动件2沿宽度方向的两个侧壁上分别设置有一个第二摩擦件21，两个第二摩擦件21与两个侧壁对应贴合，此时，两个第二摩擦件21相背于彼此的侧面为摩擦面。由于压电驱动模块3设置在滑动件2下方，此时，第一刚性件343向上延伸并凸出于第一柔性臂341与第二柔性臂342，两个刚性件343相对于彼此的侧壁上开设有固定凹槽3431，两个固定凹槽3431内设置第一摩擦件32，两个第一摩擦件32朝向彼此的侧面分别与两个摩擦面摩擦接触。

如图11-12所示，优选地，两个柔性臂34远离安装部33的一端分别连接有支撑部345，两个支撑部345之间设置调节间隙，支撑部345朝向基座1的端面凸出于柔性部朝向基座1的端面设置。进一步地，支撑部345朝向基座1的端面与安装部33朝向基座1的端面平齐。由于，安装部33的底部凸出于柔性部设置，且安装部33的底面贴合于基座1上，也就是说支撑部345朝向基座1的端面与基座1贴合，进一步起到支撑柔性臂34的作用，保证了柔性部的底面与第一连接座11之间设置有间隙，避免了柔性臂34与基座1之间产生摩擦力，便于柔性部产生形变，避免了柔性臂34与基座1之间的摩擦力影响柔性部的形变，也便于改变调节间隙的大小。

进一步地，支撑部345包括第一臂部3451、第二臂部3452和延伸部3453，第一臂部3451和第二臂部3452通过连接臂部连接形成U结构，该U型结构的开口朝向基座1，第二臂部3452远离第一臂部3451的一侧连接于柔性臂34；延伸部3453凸出设于第一臂部3451的第二端，且沿X轴朝向柔性臂34延伸，该延伸部3453朝向基座1的端面凸出于柔性部朝向基座1的端面设置，且延伸部3453朝向基座1的端面与安装部33朝向基座的端面平齐，以支撑住柔性部，使得柔性部的底面与第一连接座11之间设置有间隙。延伸部3453背向基座1的端面朝向第二臂部3452的第二端，且延伸部3453背向基座1的端面与第二臂部3452的第二端之间设有间隙，如此，当柔性部沿X轴移动并带动第一臂部3451偏转时，第二臂部3452与延伸部3453不会产生干涉，保证了压电驱动模块3的驱动功能，设置延伸部3453，能够增大支撑部345与基座1之间的接触面积，利于支撑部345稳定地支撑柔性臂34，保证了支撑部345的支撑作用。具体地，第一臂部3451支撑于基座1的第一连接座11上。可以理解的是，连接臂部的尺寸应较薄，实现第一臂部3451与第二臂部3452能够相对偏转即可。

在其他实施例中，延伸部3453可朝向远离柔性臂34的一侧延伸，或第一臂部3451的两侧均延伸设置有延伸部3453，在此不作限定。本实施例中，延伸部3453朝向柔性臂34延伸的设置，有利于减小支撑部345沿X轴方向的尺寸，利于压电惯性驱动装置的小型化。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种压电惯性驱动装置，其特征在于，包括：

基座(1)；

滑动件(2)，与所述基座(1)滑动配合并能够沿第一方向滑动，所述滑动件(2)的一侧设置有用于承载负载的承载面，另一侧设置有与所述承载面相垂直的摩擦面，所述摩擦面与所述承载面均沿所述第一方向延伸；

压电驱动模块(3)，设置于所述基座(1)上，所述压电驱动模块(3)位于所述滑动件(2)设置所述摩擦面的一侧，所述压电驱动模块(3)包括压电元件(31)和第一摩擦件(32)，所述压电元件(31)沿所述第一方向伸缩，所述压电元件(31)与所述第一摩擦件(32)柔性连接，所述第一摩擦件(32)与所述摩擦面之间摩擦接触。

2.根据权利要求1所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，所述摩擦面在第二方向上间隔且相对设置有两个，所述第二方向垂直于所述摩擦面，所述压电驱动模块(3)设置有至少两个所述第一摩擦件(32)，每个所述摩擦面与至少一个所述第一摩擦件(32)摩擦接触。

3.根据权利要求2所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，所述压电驱动模块(3)还包括安装部(33)和柔性部，所述柔性部包括两个在所述第二方向上间隔设置的柔性臂(34)，所述安装部(33)与所述基座(1)连接，且所述压电元件(31)固定在所述安装部(33)上，每个所述柔性臂(34)的侧壁上设置至少一个所述第一摩擦件(32)，两个所述柔性臂(34)的一端均连接于所述安装部(33)，且所述柔性臂(34)位于所述压电元件(31)沿所述第一方向的一端，两个所述柔性臂(34)的另一端之间设置调节间隙。

4.根据权利要求3所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，每个所述柔性臂(34)均包括第一柔性臂(341)和第二柔性臂(342)，所述第一柔性臂(341)和所述第二柔性臂(342)的连接处设置第一刚性件(343)，所述第一摩擦件(32)设置于所述第一刚性件(343)上，所述第一柔性臂(341)远离所述第二柔性臂(342)的一端连接于所述安装部(33)，两个所述第二柔性臂(342)远离所述第一柔性臂(341)的端部之间设置所述调节间隙。

5.根据权利要求4所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，所述基座(1)上设置有支撑件(111)，所述支撑件(111)上设有可活动的第一调节件(112)，所述第一调节件(112)正对所述调节间隙设置，且所述第一调节件(112)能够伸入所述调节间隙并改变所述调节间隙的大小。

6.根据权利要求4所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，所述第二柔性臂(342)远离所述第一刚性件(343)的一端均连接有第二刚性件(344)，两个所述柔性臂(34)的所述第二刚性件(344)之间设置所述调节间隙。

7.根据权利要求3所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，所述安装部(33)呈U型，所述压电元件(31)置于所述安装部(33)的开口内，且所述压电元件(31)沿所述第一方向的两个端面分别抵接于所述安装部(33)的第一侧臂(331)和第二侧臂(333)上，所述第一侧臂(331)与所述第二侧臂(333)之间连接有连接臂(332)，所述连接臂(332)与所述压电元件(31)之间设有间隙。

8.根据权利要求3所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，所述柔性部与所述基座(1)之间设置有间隙。

9.根据权利要求8所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，两个所述柔性臂(34)远离所述安装部(33)的一端分别连接有支撑部(345)，两个所述支撑部(345)之间设置所述调节间隙，所述支撑部(345)朝向所述基座(1)的端面凸出于所述柔性部朝向所述基座(1)的端面设置。

10.根据权利要求9所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，所述支撑部(345)包括第一臂部(3451)、第二臂部(3452)和延伸部(3453)；

所述第一臂部(3451)和所述第二臂部(3452)在所述第一方向上相对设置，所述第一臂部(3451)的第一端和所述第二臂部(3452)的第一端通过连接臂部连接形成U型结构，所述U型结构的开口朝向所述基座(1)，所述第二臂部(3452)远离所述第一臂部(3451)的一侧连接于所述柔性臂(34)；

所述延伸部(3453)凸出设置于所述第一臂部(3451)的第二端，且沿所述第一方向朝向所述柔性臂(34)延伸，所述延伸部(3453)朝向所述基座(1)的端面凸出于所述柔性部朝向所述基座(1)的端面设置，所述延伸部(3453)背向所述基座(1)的端面朝向所述第二臂部(3452)的第二端，且所述延伸部(3453)背向所述基座(1)的端面与所述第二臂部(3452)的第二端之间设有间隙。

11.根据权利要求1-10任一项所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，所述压电驱动模块(3)还包括杠杆放大结构(35)，所述杠杆放大结构(35)包括输入连接部(351)、输出连接部(352)和杠杆部(353)，所述杠杆部(353)的一端设置支点，所述输入连接部(351)的一端连接于所述压电元件(31)沿所述第一方向的一端，所述输入连接部(351)的另一端连接于所述杠杆部(353)的中部，所述杠杆部(353)的另一端连接于所述输出连接部(352)的一端，所述输出连接部(352)的另一端连接于所述第一摩擦件(32)。

12.根据权利要求1-10任一项所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，所述基座(1)包括第一连接座(11)和第二连接座(12)，所述压电驱动模块(3)设置于所述第一连接座(11)上，所述滑动件(2)滑动连接于所述第二连接座(12)，所述第一连接座(11)可拆卸连接于所述第二连接座(12)。

13.根据权利要求1-10任一项所述的压电惯性驱动装置，其特征在于，所述基座(1)上设置有压电固定件(113)，所述压电固定件(113)用于将所述压电驱动模块(3)固定至所述基座(1)。

Images