本實用新型屬于微小、精密驅(qū)動領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著微納米技術(shù)的飛速發(fā)展，在生物醫(yī)學、精密機械、微型機器人、計算機、自動控制、精密測量、精密器件、超精密加工等技術(shù)領(lǐng)域?qū)ξ⑿⌒蜋C械的驅(qū)動技術(shù)要求越來越高。微納米級別的驅(qū)動技術(shù)作為探索微觀領(lǐng)域的核心技術(shù)，已經(jīng)成為國內(nèi)外廣泛關(guān)注的熱點。傳統(tǒng)精密機械的驅(qū)動方式一般采用機械結(jié)構(gòu)式，比如精密車床中的絲杠副以及滾動、滑動導軌、精密螺旋楔塊機構(gòu)等，即便是超高精度的機械結(jié)構(gòu)還是存在間隙、摩擦、爬行等問題，因此機械結(jié)構(gòu)式獲得的精度水平難以提升，在這種條件下發(fā)展出了很多新型的驅(qū)動方式，比如靜電吸引式、電磁式、磁致伸縮式、形狀記憶合金式以及壓電式等。壓電陶瓷是一種廣泛應(yīng)用在精密驅(qū)動領(lǐng)域的功能材料，具有功耗低、無電磁干擾、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，以壓電材料為驅(qū)動元件的驅(qū)動器成為近年來精密驅(qū)動裝置的一個重要分支。

近年來壓電精密驅(qū)動裝置得到廣泛研究。而慣性驅(qū)動器是將慣性質(zhì)量塊與壓電元件共同作用產(chǎn)生的慣性沖擊力作為驅(qū)動力的壓電驅(qū)動裝置，其機械結(jié)構(gòu)簡單，運動速度較快，形成驅(qū)動運動的方式易于控制，而且能夠?qū)崿F(xiàn)大行程的連續(xù)運動，可以穩(wěn)定工作于高頻狀態(tài)，近年來成為了國內(nèi)外研究的熱點。

目前研制的慣性壓電驅(qū)動器的工作機理多數(shù)為通過電控或改變機械結(jié)構(gòu)獲得力差驅(qū)動運動，少數(shù)為利用摩擦力控制方式獲得力差驅(qū)動運動，早期的研究工作主要是通過電信號驅(qū)動產(chǎn)生不同的慣性沖擊力使機構(gòu)運動；隨著研究工作學科領(lǐng)域的擴展，從摩擦學知識考慮，提出了采用單向軸承控制轉(zhuǎn)動方向，提高承載能力的研究方案。

鑒于上述條件，本實用新型提出一種承載式的單向慣性壓電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器。利用對稱波電信號作為激勵信號，壓電雙晶片振子元件快速變形產(chǎn)生往復的慣性沖擊力矩，使壓電驅(qū)動器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。通過底板上過盈配合的單向軸承，限制驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)方向，從而使得鈹青銅基板可以通過形變儲存能量，并在運動方向上釋放出來，通過這樣的方式來提高驅(qū)動器的輸出性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：通過設(shè)置單向軸承(7)，在對稱電信號激勵作用下，獲得往復相同的慣性沖擊力矩，但單向軸承(7)會限制一個方向上的轉(zhuǎn)動，并且當壓電雙晶片向不能轉(zhuǎn)動的方向發(fā)生形變時，電激勵產(chǎn)生的能量將以勢能的形式儲存在鈹青銅基板的形變中，從而使得向可轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動時輸出更大的扭矩，進而獲得更好的承載能力。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

質(zhì)量塊(1)通過膠接方式分別固定在壓電雙晶片一、二、三、四的自由端部，該壓電雙晶片一、二、三、四夾持端分別通過螺栓和夾持條(2)固接在X型夾持塊(5)上，且夾持條(2)和X型夾持塊夾(5)持部分尺寸一樣，X型夾持塊(5)與單向軸承(7)內(nèi)圈過盈配合，指針(4)固結(jié)在軸(6)上，略高于X型夾持塊(5)，承載盤(3)固結(jié)在旋轉(zhuǎn)軸(6)的頂端，單向軸承(7)過盈配合連接在旋轉(zhuǎn)軸(6)下端，單向軸承(7)外圈過盈連接在底板(9)上。

所述壓電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器為了獲得更好的承載性能，采用四條壓電雙晶片對稱懸臂的方式增加輸出扭矩。

本實用新型的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)新穎，采用四懸臂對稱布置、無夾持差夾持的壓電雙晶片作為驅(qū)動源，配合對稱電信號和對稱的摩擦力，略去了復雜的電路系統(tǒng)，也優(yōu)化了非對稱夾持差結(jié)構(gòu)不可控的夾持差調(diào)節(jié)方式。

附圖說明

圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的驅(qū)動部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型的驅(qū)動部分結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

具體實施方式

如圖1、2、3所示，本實用新型是一種承載式的單向慣性壓電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，質(zhì)量塊1通過膠接的方式分別固定在壓電雙晶片一(8)、二、三、四的自由端部，該壓電雙晶片一、二、三、四夾持端分別通過螺栓和夾持條(2)固接在X型夾持塊(5)上，且夾持條(2)和X型夾持塊(5)夾持部分尺寸一樣，即不存在夾持差，X型夾持塊(5)與旋轉(zhuǎn)軸(6)過盈配合，指針(4)固結(jié)在旋轉(zhuǎn)軸頂部，用于觀測驅(qū)動器的運動，承載盤(3)固結(jié)在旋轉(zhuǎn)軸(6)的頂端，單向軸承(7)過盈配合連接在旋轉(zhuǎn)軸(6)下端，單向軸承(7)外圈過盈連接在底板(9)上。

本實用新型所述壓電雙晶片一(8)、二、三、四夾持端所在平面關(guān)于驅(qū)動器旋轉(zhuǎn)軸(6)軸心線呈均分對稱分布。

本實用新型所述壓電雙晶片一(8)、二、三、四夾持端分別通過螺栓和夾持條(2)固接在X型夾持塊(5)上，夾持方式為對稱夾持。

本實用新型所述壓電旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器為了獲得更好的承載性能，采用四條對稱懸臂的方式增加輸出扭矩。

當驅(qū)動器在對稱電信號前半周期激勵時，壓電振子會朝順時針方向變形，由于慣性質(zhì)量塊(1)的存在，鈹青銅基板會產(chǎn)生一個向順時針方向的力，一共有四塊壓電雙晶片，每一塊都產(chǎn)生一樣大小，順時針方向的力，這些力的組合作用會使產(chǎn)生一個扭矩，扭矩隨著旋轉(zhuǎn)軸(6)傳動到單向軸承(7)上，單向軸承(7)只可以向順時針方向轉(zhuǎn)動，此時驅(qū)動器會向順時針方向轉(zhuǎn)動一個微小的角度；當激勵電信號為后半周期時，壓電振子會朝逆時針方向變形，由于慣性質(zhì)量塊(1)的存在，鈹青銅基板會產(chǎn)生一個向逆時針方向的力，雖然產(chǎn)生了力，但是這個力被單向軸承(6)限制住了，驅(qū)動器無法向逆時針方向旋轉(zhuǎn)；無法轉(zhuǎn)動時壓電雙晶片產(chǎn)生的這部分能力被儲備在鈹青銅基板的形變中，當鈹青銅基板再次向順時針方向轉(zhuǎn)動時，這部分能量將被釋放出來，從而獲得更大的驅(qū)動力，使得本驅(qū)動器具有更好的輸出負載性能。