專利名稱：一種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電驅(qū)動器，具體涉及一種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
壓電驅(qū)動是目前全球應(yīng)用比較廣泛的驅(qū)動方式，主要分為超聲頻率驅(qū)動的超聲波電機和低頻率驅(qū)動的箝位式壓電驅(qū)動器。超聲頻率驅(qū)動主要利用定子的共振驅(qū)動轉(zhuǎn)子的運行，多用于輸出力大，響應(yīng)速度快的場合。箝位式壓電驅(qū)動器是利用壓電疊堆通電伸長時，推動機構(gòu)發(fā)生形變實現(xiàn)對動子的夾緊與放松，并推動動子運動的一種微驅(qū)動裝置，其工作原理類似與蠕動類爬行動物，因此也通常被稱為尺蠖式或蠕動式壓電驅(qū)動器，其主要應(yīng)用在輸出力大、定位精確和低速運行的環(huán)境。目前國內(nèi)以超聲驅(qū)動裝置的研究相對較多并且得到了一定的應(yīng)用，而低頻壓電驅(qū)動的研究相對較少，而且大多數(shù)都處于實驗室研究階段，并未得到廣泛的應(yīng)用。而國外在兩個方面的研究均較多，而且在航天、工業(yè)制造以及精密驅(qū) 動方面有了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)目前對主動箝位式的壓電驅(qū)動器研究較多，但存在著一定缺點。首先，主動箝位式壓電驅(qū)動器是通電箝位夾緊裝置，在斷電的條件下驅(qū)動器不能實現(xiàn)對導(dǎo)軌的鎖緊，必須要保持通電電壓才能實現(xiàn)。其次，主動箝位裝置多數(shù)是通過壓電疊堆通電伸長使柔性鉸鏈變形實現(xiàn)對導(dǎo)軌的夾緊，如果箝位裝置與導(dǎo)軌間的間隙較大，則箝位裝置對導(dǎo)軌的箝位力較小或者不能箝位，壓電疊堆的性能不能完全發(fā)揮；如果箝位裝置與導(dǎo)軌間的距離太小，并且箝位裝置加工精度較低，則會導(dǎo)致壓電疊堆斷電時，箝位裝置不能與導(dǎo)軌完全分離，兩者之間產(chǎn)生滑動摩擦，導(dǎo)致箝位裝置磨損，加工精度要求較高，壓電疊堆預(yù)緊力和箝位預(yù)緊力不易調(diào)整。本文涉及的被動箝位式電機具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單，能斷電自鎖以及壓電疊堆預(yù)緊力和箝位預(yù)緊力可獨立調(diào)整的功能，一定程度上降低了對加工精度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有主動箝位壓電驅(qū)動器存在斷電不能自鎖，壓電疊堆預(yù)緊力和箝位預(yù)緊力不易調(diào)整的問題，進而提出一種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明的一種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器包括第一箝位機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、第二箝位機構(gòu)和導(dǎo)軌；所述第一箝位機構(gòu)包括第一上箝位板、第一下箝位板、兩個第一箝位壓電疊堆、兩個第一緊固件、兩個第一支撐柱和兩個第一預(yù)緊桿，所述每個第一預(yù)緊桿由第一上圓柱、第一下圓柱和位于第一上圓柱和第二下圓柱之間并與二者連接為一體的第一伸縮桿構(gòu)成，第一上箝位板和第一下箝位板上下平行設(shè)置，且第一上箝位板和第一下箝位板之間通過兩個第一預(yù)緊桿支撐連接，每個第一預(yù)緊桿上的第一上圓柱和第二上圓柱分別穿設(shè)在第一上箝位板和第一下箝位板上，穿設(shè)在第一上箝位板上的第一上圓柱的上端部連接有一個第一連接件，第一上箝位板的下端面具有第一上箝位頭，與第一上箝位頭相對應(yīng)的第一下箝位板的上端面具有第一下箝位頭，兩個第一箝位壓電疊堆設(shè)置在第一上箝位板和第一下箝位板之間，位于每個第一箝位壓電疊堆上方的第一上箝位板上垂直旋擰有一個第一緊固件，第一緊固件的下端部與第一箝位壓電疊堆的上表面之間設(shè)置有一個第一支撐柱；所述第二箝位機構(gòu)包括第二上箝位板、第二下箝位板、兩個第二箝位壓電疊堆、兩個第二緊固件、兩個第二支撐柱和兩個第二預(yù)緊桿，所述每個第二預(yù)緊桿由第二上圓柱、第二下圓柱和位于第二上圓柱與第二下圓柱之間并與二者連接為一體的第二伸縮桿構(gòu)成，第二上箝位板和第二下箝位板上下平行設(shè)置，且第二上箝位板和第二下箝位板之間通過兩個第二預(yù)緊桿連接，每個第二預(yù)緊桿上的第二上圓柱和第二下圓柱分別穿設(shè)在第二上箝位板和第二下箝位板上，穿設(shè)在第二上箝位板上的第二上圓柱上連接有一個第二連接件，第二上箝位板的下端面具有第二上箝位頭，與第二上箝位頭相對應(yīng)的第二下箝位板的上端面具有第二下箝位頭，兩個第二箝位壓電疊堆分別設(shè)置在第二上箝位板和第二下箝位板之間，位于每個第二箝位壓電疊堆上方的第二上箝位板上垂直旋擰有一個第二緊固件，第二緊固件的下端部與第二箝位壓電疊堆的上表面之間設(shè)置有一個第二支撐柱； 第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)設(shè)置在導(dǎo)軌上，且導(dǎo)軌依次穿設(shè)在第一箝位機構(gòu)的第一上箝位頭和第一下箝位頭之間和第二箝位機構(gòu)的第二上箝位頭和第二下箝位頭之間，第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)之間通過驅(qū)動機構(gòu)連接；所述驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動機構(gòu)和下驅(qū)動機構(gòu)，上驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動壓電疊堆、上柔性鉸鏈、上伸縮桿和上緊固件，上驅(qū)動壓電疊堆位于第一上箝位板和第二上箝位板之間且上驅(qū)動壓電疊堆的兩端搭設(shè)在第一上箝位板和第二上箝位板上，第一上箝位板和第二上箝位板之間連接有上伸縮桿，上緊固件水平旋擰在第二上箝位板上，上柔性鉸鏈設(shè)置在上緊固件和上驅(qū)動壓電疊堆之間；下驅(qū)動機構(gòu)包括下驅(qū)動壓電疊堆、下柔性鉸鏈、下伸縮桿和下緊固件，下驅(qū)動壓電疊堆位于第一下箝位板和第二下箝位板之間且下驅(qū)動壓電疊堆的兩端搭設(shè)在第一下箝位板和第二下箝位板上，第一下箝位板和第二下箝位板之間連接有下伸縮桿，下緊固件水平旋擰在第二下箝位板上，下柔性鉸鏈設(shè)置在下緊固件和下驅(qū)動壓電疊堆之間。本發(fā)明的有益效果是(I)、本發(fā)明的第一箝位機構(gòu)通過兩個第一預(yù)緊桿將第一上箝位板和第一下箝位板與導(dǎo)軌進行預(yù)緊，具體來說就是，通過第一上箝位頭、第一下箝位頭和導(dǎo)軌構(gòu)成箝位預(yù)緊力，實現(xiàn)第一箝位壓電疊堆的斷電自鎖，斷電自鎖能力強，且第一箝位預(yù)緊力調(diào)整簡單方便；第二箝位機構(gòu)通過兩個第二預(yù)緊桿將第二上箝位板和第二下箝位板與導(dǎo)軌進行預(yù)緊，具體來說就是，通過第二上箝位頭、第二下箝位頭和導(dǎo)軌構(gòu)成箝位預(yù)緊力，實現(xiàn)第二箝位壓電疊堆的斷電自鎖，斷電自鎖能力強，且第二箝位預(yù)緊力調(diào)整簡單方便；(2)、本發(fā)明的第一箝位壓電疊堆通過兩個第一緊固件分別對兩個第一支撐住施加載荷，與第一下箝位板配合，實現(xiàn)對第一箝位壓電疊堆的預(yù)緊和定位，控制靈活方便，第一箝位壓電疊堆的預(yù)緊力可以在第一上箝位頭和第一下箝位頭對導(dǎo)軌的預(yù)緊力施加完畢之后進行單獨調(diào)整，預(yù)緊力調(diào)整方便可靠，降低了驅(qū)動器對加工精度和裝配的要求；第二額箝位壓電疊堆通過兩個一二緊固件分別對兩個第二支撐住施加載荷，與第二下箝位板配合，實現(xiàn)對第二箝位壓電疊堆的預(yù)緊和定位，控制靈活方便，第二箝位壓電疊堆的預(yù)緊力可以在第二上箝位頭和第二下箝位頭對導(dǎo)軌的預(yù)緊力施加完畢之后進行單獨調(diào)整，預(yù)緊力調(diào)整方便可靠，降低了驅(qū)動器對加工精度和裝配的要求；(3)、本發(fā)明通過水平旋擰在第二上箝位板上的上緊固件對上柔性鉸鏈?zhǔn)┘虞d荷，使上柔性鉸鏈發(fā)生形變，并對上驅(qū)動壓電疊堆預(yù)緊，當(dāng)上驅(qū)動壓電疊堆通電伸長時，其輸出力帶動設(shè)置在第一上箝位板和第二上箝位板之間的上伸縮桿伸長發(fā)生拉伸變形，實現(xiàn)壓電驅(qū)動器沿導(dǎo)軌方向進行低速直線運動，斷電時在上伸縮桿的彈性收縮的作用下，實現(xiàn)壓電驅(qū)動器沿導(dǎo)軌方向進行低速直線運動；通過水平旋擰在第二下箝位板上的下緊固件對下柔性鉸鏈?zhǔn)┘虞d荷，使下柔性鉸鏈發(fā)生形變，并對下驅(qū)動壓電疊堆預(yù)緊，當(dāng)下驅(qū)動壓電疊堆通電伸長時，其輸出力帶動位于第一下箝位板和第二下箝位板之間的下伸縮桿伸長發(fā)生拉伸變形，實現(xiàn)壓電驅(qū)動器沿導(dǎo)軌方向進行低速直線運動，斷電時在下伸縮桿的彈性收縮的作用下，實現(xiàn)壓電驅(qū)動器沿導(dǎo)軌方向進行低速直線運動，運動安全可靠；(4)、本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單，體積小，占地面積小，定位精確，壓電疊堆預(yù)緊力和箝位預(yù)緊力不僅調(diào)整方便，而且也可以單獨調(diào)節(jié)，調(diào)整方便，運行可靠，適用于輸出力大、定位精確、低速運行以及需用斷電自鎖的環(huán)境中。


圖I是本發(fā)明的導(dǎo)軌截面為矩形的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖I的主視圖，圖3是圖I的俯視圖，圖4是圖I的仰視圖，圖5是圖I的左視圖，圖6是圖I的A-A剖視圖，圖7是本發(fā)明的導(dǎo)軌的截面為圓形的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是本發(fā)明的導(dǎo)軌的截面為菱形的整 體結(jié)構(gòu)示意圖，圖9是本發(fā)明的工作原理圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖I-圖8說明本實施方式，本實施方式的一種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器包括第一箝位機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、第二箝位機構(gòu)和導(dǎo)軌I ;所述第一箝位機構(gòu)包括第一上箝位板2、第一下箝位板3、兩個第一箝位壓電疊堆
4、兩個第一緊固件5、兩個第一支撐柱6和兩個第一預(yù)緊桿7，所述每個第一預(yù)緊桿7由第一上圓柱7-1、第一下圓柱7-4和位于第一上圓柱7-1和第二下圓柱7-4之間并與二者連接為一體的第一伸縮桿7-2構(gòu)成，第一上箝位板2和第一下箝位板3上下平行設(shè)置，且第一上箝位板2和第一下箝位板3之間通過兩個第一預(yù)緊桿7支撐連接，每個第一預(yù)緊桿7上的第一上圓柱7-1和第二上圓柱7-4分別穿設(shè)在第一上箝位板2和第一下箝位板3上，穿設(shè)在第一上箝位板2上的第一上圓柱7-1的上端部連接有一個第一連接件7-3，第一上箝位板2的下端面具有第一上箝位頭2-1，與第一上箝位頭2-1相對應(yīng)的第一下箝位板3的上端面具有第一下箝位頭3-1，兩個第一箝位壓電疊堆4設(shè)置在第一上箝位板2和第一下箝位板3之間，位于每個第一箝位壓電疊堆4上方的第一上箝位板2上垂直旋擰有一個第一緊固件5，第一緊固件5的下端部與第一箝位壓電疊堆4的上表面之間設(shè)置有一個第一支撐柱6 ；所述第二箝位機構(gòu)包括第二上箝位板8、第二下箝位板9、兩個第二箝位壓電疊堆10、兩個第二緊固件11、兩個第二支撐柱12和兩個第二預(yù)緊桿13，所述每個第二預(yù)緊桿13由第二上圓柱13_1、第二下圓柱13_4和位于第二上圓柱13_1與第二下圓柱13_4之間并與二者連接為一體的第二伸縮桿13-2構(gòu)成，第二上箝位板8和第二下箝位板9上下平行設(shè)置，且第二上箝位板8和第二下箝位板9之間通過兩個第二預(yù)緊桿13連接，每個第二預(yù)緊桿13上的第二上圓柱13-1和第二下圓柱13-4分別穿設(shè)在第二上箝位板8和第二下箝位板9上，穿設(shè)在第二上箝位板8上的第二上圓柱13-1上連接有一個第二連接件13-3，第二上箝位板8的下端面具有第二上箝位頭8-1，與第二上箝位頭8-1相對應(yīng)的第二下箝位板9的上端面具有第二下箝位頭9-1，兩個第二箝位壓電疊堆10分別設(shè)置在第二上箝位板8和第二下箝位板9之間，位于每個第二箝位壓電疊堆10上方的第二上箝位板8上垂直旋擰有一個第二緊固件11，第二緊固件11的下端部與第二箝位壓電疊堆10的上表面之間設(shè)置有一個第二支撐柱12 ；第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)設(shè)置在導(dǎo)軌I上，且導(dǎo)軌I依次穿設(shè)在第一箝位機構(gòu)的第一上箝位頭2-1和第一下箝位頭3-1之間和第二箝位機構(gòu)的第二上箝位頭8-1和第二下箝位頭9-1之間，第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)之間通過驅(qū)動機構(gòu)連接；所述驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動機構(gòu)和下驅(qū)動機構(gòu)、上驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動壓電疊堆14、上柔性鉸鏈15、上伸縮桿16和上緊固件22，上驅(qū)動壓電疊堆14位于第一上箝位板2和第二上箝位板3之間且上驅(qū)動壓電疊堆14的兩端搭設(shè)在第一上箝位板2和第二上箝位板8上，第一上箝位板2和第二上箝位板8之間連接有上伸縮桿16，上緊固件22水平旋擰在 第二上箝位板8上，上柔性鉸鏈15設(shè)置在上緊固件22和上驅(qū)動壓電疊堆14之間；下驅(qū)動機構(gòu)包括下驅(qū)動壓電疊堆17、下柔性鉸鏈18、下伸縮桿19和下緊固件23，下驅(qū)動壓電疊堆17位于第一下箝位板3和第二下箝位板9之間且下驅(qū)動壓電疊堆17的兩端搭設(shè)在第一下箝位板3和第二下箝位板9上，第一下箝位板3和第二下箝位板9之間連接有下伸縮桿19，下緊固件23水平旋擰在第二下箝位板9上，下柔性鉸鏈18設(shè)置在下緊固件23和下驅(qū)動壓電疊堆17之間。本實施方式的第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)中第一緊固件5和第二緊固件11均可以采用螺栓；第一支撐柱6和第二支撐柱12均為圓柱；第一連接件7-3和第二連接件13-3均可以為螺母，第一上圓柱7-1的上端部和第二上圓柱13-1的上端部均與螺母螺紋連接，旋轉(zhuǎn)螺母用于第一上箝位板2和第一下箝位板3對導(dǎo)軌I的預(yù)緊，以及第二上箝位板8和第二下箝位板9對導(dǎo)軌I的預(yù)緊；第一緊固件5用于給第一箝位壓電疊堆4施加載荷實現(xiàn)箝位預(yù)緊，第二緊固件11用于給第二箝位壓電疊堆10施加載荷實現(xiàn)箝位預(yù)緊，第一緊固件5和第二緊固件11均可以采用螺釘，第一上箝位板2和第二上箝位板8均與螺釘螺紋連接；第一伸縮桿7-2和第二伸縮桿13-2均具有拉伸變形和彈性收縮的功能，以配合第一箝位壓電疊堆4和第二箝位壓電疊堆10通斷電的伸縮。本實施方式的上驅(qū)動機構(gòu)和下驅(qū)動機構(gòu)中上緊固件22用于給上柔性鉸鏈15施加載荷實現(xiàn)上驅(qū)動壓電疊堆14的預(yù)緊，下緊固件23用于給下柔性鉸鏈18施加載荷實現(xiàn)下驅(qū)動壓電疊堆17的預(yù)緊，上緊固件22和下緊固件23均可以采用螺釘，第二上箝位板8與第二下箝位板9均與螺釘螺紋連接；上伸縮桿16和下伸縮桿19均具有拉伸變形和彈性收縮的功能，以配合上驅(qū)動壓電疊堆14和下驅(qū)動壓電疊堆17通斷電的伸縮。
具體實施方式
二 結(jié)合圖I、圖2、圖3、圖4、圖5和圖7說明本實施方式，本實施方式所述壓電驅(qū)動器還包括第一導(dǎo)軌套20和第二導(dǎo)軌套21，第一導(dǎo)軌套20固裝在第一箝位機構(gòu)的左端，第二導(dǎo)軌套21固裝在第二箝位機構(gòu)的右端，第一導(dǎo)軌套20和第二導(dǎo)軌套21與導(dǎo)軌I之間間隙配合。如此設(shè)置，便于實現(xiàn)壓電驅(qū)動器沿導(dǎo)軌方向直線運動，防止壓電驅(qū)動器產(chǎn)生運動偏移。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖2-圖4說明本實施方式，本實施方式的上伸縮桿16的拉伸剛度小于上驅(qū)動壓電疊堆14的輸出剛度，下伸縮桿19的拉伸剛度小于下驅(qū)動壓電疊堆17的輸出剛度。如此設(shè)置，拉伸變形結(jié)構(gòu)的拉伸剛度在滿足剛度條件的前提下要盡可能地小于驅(qū)動壓電疊堆的輸出剛度，充分發(fā)揮驅(qū)動壓電疊堆的輸出能力，另外，還具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、變形量與驅(qū)動壓電疊堆輸出力成線性關(guān)系及定位精確的優(yōu)點。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式的第一伸縮桿7-2的拉伸剛度小于第一箝位壓電疊堆4的輸出剛度，第二伸縮桿13-2的拉伸剛度小于第二箝位壓電疊堆10的輸出剛度。如此設(shè)置，伸縮桿的拉伸剛度在滿足剛度條件的前提下要盡可能地小于箝位壓電疊堆的輸出剛度，充分發(fā)揮箝位壓電疊堆的輸出能力，另外，還具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、變形量大和定位精確的優(yōu)點。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
五結(jié)合圖I、圖2、圖3、圖4、圖5和圖7說明本實施方式，本實施方式的第一導(dǎo)軌套20為由聚四氟乙烯制成的導(dǎo)軌套。如此設(shè)置，導(dǎo)軌套具有自潤滑的功能，能夠減小導(dǎo)軌與導(dǎo)軌套之間的滑動摩擦力，便于壓電驅(qū)動器運動。其它與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
六結(jié)合圖I、圖2、圖3、圖4、圖5和圖7說明本實施方式，本實施方式的第二導(dǎo)軌套21為由聚四氟乙烯制成的導(dǎo)軌套。如此設(shè)置，導(dǎo)軌套具有自潤滑的功能，能夠減小導(dǎo)軌與導(dǎo)軌套之間的滑動摩擦力，便于壓電驅(qū)動器運動。其它與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
七結(jié)合圖7說明本實施方式，本實施方式的導(dǎo)軌I為圓柱體導(dǎo)軌。本實施方式的導(dǎo)軌I截面為圓形，第一上箝位頭2-1的下端面、第一下箝位頭3-1的下端面、第二上箝位頭8-1的下端面、第三下箝位頭9-1的下端面的截面為內(nèi)凹圓弧面，與導(dǎo)軌I的接觸面相配合；第一箝位壓電疊堆4和第二箝位壓電疊堆10、上驅(qū)動壓電疊堆14和下驅(qū)動壓電疊堆17均采用實心圓柱結(jié)構(gòu)，箝位壓電疊堆預(yù)緊和箝位預(yù)緊牢靠，壓電驅(qū)動器運行可靠。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
八結(jié)合圖8說明本實施方式，本實施方式的導(dǎo)軌I為四棱柱導(dǎo)軌。本實施方式的導(dǎo)軌I截面為菱形，第一上箝位頭2-1的下端面、第一下箝位頭3-1的下端面、第二上箝位頭8-1的下端面、第三下箝位頭9-1的下端面的截面呈V形，與導(dǎo)軌I的接觸面相配合；本實施方式的V形結(jié)構(gòu)的箝位頭可以起到對壓電驅(qū)動器的定位作用，可以省去導(dǎo)軌套，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九結(jié)合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式的上柔性鉸鏈15與第二上箝位板8制成一體，下柔性鉸鏈18與第二下箝位板9制成一體，上伸縮桿16與第一上箝位板2和第二上箝位板8制成一體，下伸縮桿19與第一下箝位板3和第二下箝位板9制成一體。如此設(shè)置，便于第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)的連接。其它與具體實施方式
一或二相同。工作原理結(jié)合圖I-圖9說明本發(fā)明的工作過程第一步初始，壓電驅(qū)動器在第一箝位壓電疊堆4、第二箝位壓電疊堆10、上驅(qū)動壓電疊堆14和下驅(qū)動壓電疊堆17斷電的情況下處于靜止?fàn)顟B(tài)；同時，在第一預(yù)緊桿7的預(yù) 緊作用下第一上箝位板2、第一下箝位板3對導(dǎo)軌I進行預(yù)緊，在第二預(yù)緊桿13的預(yù)緊作用下第二上箝位板8、第二下箝位板9對導(dǎo)軌I進行預(yù)緊，壓電驅(qū)動器處于鎖緊狀態(tài)；第二步壓電驅(qū)動器左側(cè)的兩個第一箝位壓電疊堆4通電，由于該第一箝位壓電疊堆具有較大的輸出力，其輸出力使第一預(yù)緊桿7上的第一伸縮桿7-2發(fā)生拉伸形變，推動第一上箝位板2和第一下箝位板3張開，使第一上箝位頭2-1、第一下箝位頭3-1與導(dǎo)軌I分離，對導(dǎo)軌I放松，并保持通電；第三步在第二步的作用下，第一上箝位板2和第二上箝位板8之間的上驅(qū)動壓電疊堆14，以及第一下箝位板3和第二下箝位板9之間的下驅(qū)動壓電疊堆17同時通電并伸長，由于上驅(qū)動壓電疊堆14和下驅(qū)動壓電疊堆17的輸出力較大，帶動具有伸縮變形的上伸縮桿16和下伸縮桿19拉伸，進而推動第一上箝位板2和第一下箝位板3同時向左運動一個驅(qū)動壓電疊堆伸長的距離，并保持通電；第四步在第三步的作用下，壓電驅(qū)動器左側(cè)的兩個第一箝位壓電疊堆4斷電，第、一伸縮桿7-2發(fā)生彈性變形恢復(fù)原位，使第一上箝位板2、第一下箝位板3與導(dǎo)軌8再次夾緊，并保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)。第五步在第四步作用后，壓電驅(qū)動器右側(cè)的兩個第二箝位壓電疊堆10通電，由于該第二箝位壓電疊堆具有較大的輸出力，其輸出力使第二預(yù)緊桿13上的第一伸縮桿13-2發(fā)生拉伸形變，推動第二上箝位板8和第二下箝位板9張開，使第二上箝位頭8-1、第二下箝位頭9-1與導(dǎo)軌I分離，對導(dǎo)軌I放松，并保持通電；第六步在第五步作用后，第一上箝位板2和第二上箝位板8之間的上驅(qū)動壓電疊堆14，以及第一下箝位板3和第二下箝位板9之間的下驅(qū)動壓電疊堆17同時斷電并收縮，帶動具有伸縮變形的上伸縮桿16和下伸縮桿19收縮恢復(fù)原位，進而拉動第二上箝位板8和第二下箝位板9同時向左運動一個驅(qū)動壓電疊堆伸長(或收縮)的距離，并保持通電；第七步在第六步作用后，壓電驅(qū)動器右側(cè)的兩個第二箝位壓電疊堆10斷電，第二伸縮桿13-2發(fā)生彈性變形恢復(fù)原位，使第二上箝位板8、第二下箝位板9與導(dǎo)軌8再次夾緊，并保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)。此時壓電驅(qū)動器又恢復(fù)到初始狀態(tài)，整體向左運動了一步，如此循環(huán)，在周期性的信號控制下，壓電驅(qū)動器實現(xiàn)向左微型運動，步長的大小通過驅(qū)動壓電疊堆的伸縮量實現(xiàn)，即通電時的電壓。反之，如果將控制信號反向控制，則實現(xiàn)壓電驅(qū)動器向右行走。本工作原理中所述右側(cè)一組箝位結(jié)構(gòu)指的是第二箝位機構(gòu)，左側(cè)一組箝位機構(gòu)指的是第一箝位機構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，其特征在于所述壓電驅(qū)動器包括第一箝位機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、第二箝位機構(gòu)和導(dǎo)軌(I)； 所述第一箝位機構(gòu)包括第一上箝位板(2)、第一下箝位板(3)、兩個第一箝位壓電疊堆(4)、兩個第一緊固件(5)、兩個第一支撐柱(6)和兩個第一預(yù)緊桿(7)，所述每個第一預(yù)緊桿(7)由第一上圓柱(7-1)、第一下圓柱(7-4)和位于第一上圓柱(7-1)和第二下圓柱(7-4)之間并與二者連接為一體的第一伸縮桿(7-2)構(gòu)成，第一上箝位板(2)和第一下箝位板(3)上下平行設(shè)置，且第一上箝位板(2)和第一下箝位板(3)之間通過兩個第一預(yù)緊桿(7)支撐連接，每個第一預(yù)緊桿(7)上的第一上圓柱(7-1)和第二上圓柱(7-4)分別穿設(shè)在第一上箝位板(2)和第一下箝位板(3)上，穿設(shè)在第一上箝位板(2)上的第一上圓柱(7-1)的上端部連接有ー個第一連接件(7-3)，第一上箝位板(2)的下端面具有第一上箝位頭(2-1)，與第一上箝位頭(2-1)相對應(yīng)的第一下箝位板(3 )的上端面具有第一下箝位頭(3-1)，兩個第一箝位壓電疊堆(4 )設(shè)置在第一上箝位板(2 )和第一下箝位板(3 )之間，位于每個第一箝位壓電疊堆(4)上方的第一上箝位板(2)上垂直旋擰有ー個第一緊固件(5)，第一緊固件(5)的下端部與第一箝位壓電疊堆(4)的上表面之間設(shè)置有ー個第一支撐柱(6)； 所述第二箝位機構(gòu)包括第二上箝位板(8)、第二下箝位板(9)、兩個第二箝位壓電疊堆(10)、兩個第二緊固件(11)、兩個第二支撐柱(12)和兩個第二預(yù)緊桿(13)，所述每個第二預(yù)緊桿(13)由第二上圓柱(13-1)、第二下圓柱(13-4)和位于第二上圓柱(13-1)與第二下圓柱(13-4)之間并與二者連接為一體的第二伸縮桿(13-2)構(gòu)成，第二上箝位板(8)和第ニ下箝位板(9)上下平行設(shè)置，且第二上箝位板(8)和第二下箝位板(9)之間通過兩個第ニ預(yù)緊桿(13)連接，每個第二預(yù)緊桿(13)上的第二上圓柱(13-1)和第二下圓柱(13-4)分別穿設(shè)在第二上箝位板(8)和第二下箝位板(9)上，穿設(shè)在第二上箝位板(8)上的第二上圓柱(13-1)上連接有ー個第二連接件(13-3)，第二上箝位板(8)的下端面具有第二上箝位頭(8-1)，與第二上箝位頭(8-1)相對應(yīng)的第二下箝位板(9)的上端面具有第二下箝位頭(9-1)，兩個第二箝位壓電疊堆(10)分別設(shè)置在第二上箝位板(8)和第二下箝位板(9)之間，位于每個第二箝位壓電疊堆(10)上方的第二上箝位板(8)上垂直旋擰有ー個第二緊固件(11)，第二緊固件(11)的下端部與第二箝位壓電疊堆(10)的上表面之間設(shè)置有ー個第ニ支撐柱(12)；第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)設(shè)置在導(dǎo)軌(I)上，且導(dǎo)軌(I)依次穿設(shè)在第一箝位機構(gòu)的第一上箝位頭(2-1)和第一下箝位頭(3-1)之間和第二箝位機構(gòu)的第二上箝位頭(8-1)和第二下箝位頭(9-1)之間，第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)之間通過驅(qū)動機構(gòu)連接；所述驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動機構(gòu)和下驅(qū)動機構(gòu)，上驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動壓電疊堆(14)、上柔性鉸鏈(15)、上伸縮桿(16)和上緊固件(22)，上驅(qū)動壓電疊堆(14)位于第一上箝位板(2)和第二上箝位板(3)之間且上驅(qū)動壓電疊堆(14)的兩端搭設(shè)在第一上箝位板(2)和第ニ上箝位板(8)上，第一上箝位板(2)和第二上箝位板(8)之間連接有上伸縮桿(16)，上緊固件(22)水平旋擰在第二上箝位板(8)上，上柔性鉸鏈(15)設(shè)置在上緊固件(22)和上驅(qū)動壓電疊堆(14)之間； 下驅(qū)動機構(gòu)包括下驅(qū)動壓電疊堆(17)、下柔性鉸鏈(18)、下伸縮桿(19)和下緊固件(23)，下驅(qū)動壓電疊堆(17)位于第一下箝位板(3)和第二下箝位板(9)之間且下驅(qū)動壓電疊堆(17)的兩端搭設(shè)在第一下箝位板(3)和第二下箝位板(9)上，第一下箝位板(3)和第ニ下箝位板(9)之間連接有下伸縮桿(19)，下緊固件(23)水平旋擰在第二下箝位板(9)上，下柔性鉸鏈(18)設(shè)置在下緊固件(23)和下驅(qū)動壓電疊堆(17)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，其特征在于所述壓電驅(qū)動器還包括第一導(dǎo)軌套(20)和第二導(dǎo)軌套(21)，第一導(dǎo)軌套(20)固裝在第一箝位機構(gòu)的左端，第二導(dǎo)軌套(21)固裝在第二箝位機構(gòu)的右端，第一導(dǎo)軌套(20)和第二導(dǎo)軌套(21)與導(dǎo)軌(I)之間間隙配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，其特征在于上伸縮桿(16)的拉伸剛度小于上驅(qū)動壓電疊堆(14)的輸出剛度，下伸縮桿(19)的拉伸剛度小于下驅(qū)動壓電疊堆(17)的輸出剛度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，其特征在于第一伸縮桿(7-2)的拉伸剛度小于第一箝位壓電疊堆(4)的輸出剛度，第二伸縮桿(13-2)的拉伸剛度小于第二箝位壓電疊堆(10)的輸出剛度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，其特征在于第一導(dǎo)軌套(20)為由聚四氟こ烯制成的導(dǎo)軌套。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，其特征在于第二導(dǎo)軌套(21)為由聚四氟こ烯制成的導(dǎo)軌套。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，其特征在于導(dǎo)軌(I)為圓柱體導(dǎo)軌。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，其特征在于導(dǎo)軌(I)為四棱柱導(dǎo)軌。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，其特征在于上柔性鉸鏈(15)與第二上箝位板(8)制成一體，下柔性鉸鏈(18)與第二下箝位板(9)制成一體，上伸縮桿(16)與第一上箝位板(2)和第二上箝位板(8)制成一體，下伸縮桿(19)與第一下箝位板(3)和第二下箝位板(9)制成一體。
全文摘要
一種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，它涉及一種壓電驅(qū)動器，具體涉及一種蠕動式被動箝位壓電驅(qū)動器，以解決現(xiàn)有主動箝位壓電驅(qū)動器存在斷電不能自鎖，壓電疊堆預(yù)緊力和箝位預(yù)緊力不易調(diào)整的問題，它包括第一箝位機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、第二箝位機構(gòu)和導(dǎo)軌；第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)設(shè)置在導(dǎo)軌上，第一箝位機構(gòu)和第二箝位機構(gòu)之間通過驅(qū)動機構(gòu)連接；所述驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動機構(gòu)和下驅(qū)動機構(gòu)，上驅(qū)動機構(gòu)包括上驅(qū)動壓電疊堆、上柔性鉸鏈、上伸縮桿和上緊固件；下驅(qū)動機構(gòu)包括下驅(qū)動壓電疊堆、下柔性鉸鏈、下伸縮桿和下緊固件。本發(fā)明用于微驅(qū)動過程中。
文檔編號H02N2/04GK102664553SQ201210146029
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者曲建俊, 王佳男, 郭文峰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)