一種推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器，尤其涉及一種推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]精密驅(qū)動器是現(xiàn)代制造工業(yè)以及自動化裝備的動力部件和核心部件。其向著小型化、精密化和微型化方向發(fā)展從一定程度上改善了自動化裝備的體積、價格、性能和重量等，使自動化設(shè)備能更好的滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求。近年來，伴隨著材料科學(xué)和電子技術(shù)的發(fā)展，新型驅(qū)動器層出不窮，部分已經(jīng)作為成熟的產(chǎn)品走向市場。其中壓電精密驅(qū)動器是一個多學(xué)科交叉的綜合研究領(lǐng)域，已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點之一。
[0003]在中國發(fā)明專利CN201110377810.5中，公開了一種壓電型步進式雙向直線驅(qū)動器，但是在運動過程中只能實現(xiàn)直線運動，無法完成旋轉(zhuǎn)運動等其他形式的運動方式，在實際應(yīng)用中具有一定局限性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中步進式驅(qū)動器無法進行旋轉(zhuǎn)運動的缺陷，提供一種利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)的推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]本實用新型提供一種推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器，包括底座、定子箝位體單元、驅(qū)動體單元和轉(zhuǎn)子運動單元；
[0007]定子箝位體單元與底座固定連接；
[0008]驅(qū)動單元與定子箝位體單元連接；
[0009]轉(zhuǎn)子運動體單元為環(huán)形，通過驅(qū)動單元與定子箝位體單元連接;且定子箝位體單元設(shè)置在轉(zhuǎn)子運動體單元的環(huán)內(nèi)，兩者之間設(shè)置有間隙。
[0010]進一步地，本實用新型的所述定子箝位體單元包括箝位體、第一箝位壓電疊堆、第二箝位壓電疊堆、第一箝位柔性鉸鏈、第二箝位柔性鉸鏈、第一箝位塊和第二箝位塊；
[0011]箝位體與底座固定連接，第一箝位壓電疊堆和第二箝位壓電疊堆設(shè)置在箝位體中；第一箝位壓電疊堆與第一箝位塊的內(nèi)表面連接，第二箝位壓電疊堆與第二箝位塊的內(nèi)表面連接;第一箝位塊通過第一箝位柔性鉸鏈與箝位體相連，第二箝位塊通過第二箝位柔性鉸鏈與箝位體相連。
[0012]進一步地，本實用新型的所述轉(zhuǎn)子運動體單元包括第一轉(zhuǎn)子體、第二轉(zhuǎn)子體和連接兩個轉(zhuǎn)子體的旋轉(zhuǎn)薄壁鉸鏈。
[0013]進一步地，本實用新型的所述驅(qū)動單元包括:
[0014]與第二轉(zhuǎn)子體相連的上驅(qū)動塊；
[0015]與第一轉(zhuǎn)子體相連的下驅(qū)動塊；
[0016]連接上驅(qū)動塊和下驅(qū)動塊的驅(qū)動柔性鉸鏈；
[0017]與上驅(qū)動塊和下驅(qū)動塊的內(nèi)表面均連接的驅(qū)動壓電疊堆。
[0018]本實用新型產(chǎn)生的有益效果是:本實用新型的推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器，利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生可利用并且可控的旋轉(zhuǎn)角度和驅(qū)動力，實現(xiàn)了步進式驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)運動;具有較大的連續(xù)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，較高的驅(qū)動頻率、分辨率和旋轉(zhuǎn)速率;且裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠降低成本。
【附圖說明】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0020]圖1是本實用新型實施例的推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)主視示意圖；
[0021]圖2是本實用新型實施例的推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0022]圖3是本實用新型實施例的推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)左視示意圖；
[0023]圖4是本實用新型實施例的推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)右視示意圖；
[0024]圖中，丨-第一轉(zhuǎn)子體，2-旋轉(zhuǎn)薄壁鉸鏈，3-第二轉(zhuǎn)子體，4-上驅(qū)動塊，5-驅(qū)動柔性鉸鏈，6-下驅(qū)動塊，7-箝位體，8-第一箝位柔性鉸鏈，9-第二箝位柔性鉸鏈，10-第一箝位塊，11-第二箝位塊，12第一箝位壓電疊堆，13第二箝位壓電疊堆，14-底座，15-驅(qū)動壓電疊堆。
【具體實施方式】
[0025]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0026]如圖1和圖2所示，本實用新型實施例的推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器，包括底座14、定子箝位體單元、驅(qū)動體單元和轉(zhuǎn)子運動單元;定子箝位體單元與底座14固定連接;驅(qū)動單元與定子箝位體單元連接;轉(zhuǎn)子運動體單元為環(huán)形，通過驅(qū)動單元與定子箝位體單元連接;且定子箝位體單元設(shè)置在轉(zhuǎn)子運動體單元的環(huán)內(nèi)，兩者之間設(shè)置有間隙，該間隙非常微弱。
[0027]如圖3和圖4所示，定子箝位體單元包括箝位體7、第一箝位壓電疊堆12、第二箝位壓電疊堆13、第一箝位柔性鉸鏈8、第二箝位柔性鉸鏈9、第一箝位塊10和第二箝位塊η;
[0028]箝位體7與底座14固定連接，第一箝位壓電疊堆12和第二箝位壓電疊堆13設(shè)置在箝位體7中；第一箝位壓電疊堆12與第一箝位塊10的內(nèi)表面連接，第二箝位壓電疊堆13與第二箝位塊11的內(nèi)表面連接，且壓電疊堆的兩個面分別粘貼在箝位塊的內(nèi)表面上;第一箝位塊10通過第一箝位柔性鉸鏈8與箝位體7相連，第二箝位塊11通過第二箝位柔性鉸鏈9與箝位體7相連。
[0029]轉(zhuǎn)子運動體單元包括第一轉(zhuǎn)子體1、第二轉(zhuǎn)子體3和連接兩個轉(zhuǎn)子體的旋轉(zhuǎn)薄壁鉸鏈2。
[0030]驅(qū)動單元包括:與第二轉(zhuǎn)子體3相連的上驅(qū)動塊4;與第一轉(zhuǎn)子體I相連的下驅(qū)動塊6;連接上驅(qū)動塊4和下驅(qū)動塊6的驅(qū)動柔性鉸鏈5;與上驅(qū)動塊4和下驅(qū)動塊6的內(nèi)表面均連接的驅(qū)動壓電疊堆15，驅(qū)動壓電疊堆的兩個面分別粘貼在上驅(qū)動塊4和下驅(qū)動塊6的內(nèi)表面上。
[0031]在本實用新型的另一個實施例中，以轉(zhuǎn)子運動體單元順時針旋轉(zhuǎn)為例，本實用新型的工作過程如下:
[0032]初始時，各工作單元處于自由狀態(tài)，第一箝位壓電疊堆12帶電伸長，第一箝位柔性鉸鏈8變形，通過第一箝位塊10對第一轉(zhuǎn)子體I進行箝位;驅(qū)動壓電疊堆15帶電伸長，驅(qū)動柔性鉸鏈5變形，通過上驅(qū)動塊4推動第二轉(zhuǎn)子體3順時針轉(zhuǎn)動一定角度;第二箝位壓電疊堆13帶電伸長，第二箝位柔性鉸鏈9變形，通過第二箝位塊11對第二轉(zhuǎn)子體3進行箝位;第一箝位壓電疊堆12放電回縮，第一箝位塊10失去對第一轉(zhuǎn)子體I的箝位作用;驅(qū)動壓電疊堆15放電回縮，失去對第一轉(zhuǎn)子體I和第二轉(zhuǎn)子體3的推力作用，第一轉(zhuǎn)子體I在旋轉(zhuǎn)薄壁鉸鏈2的回彈力作用下，順時針轉(zhuǎn)動一定角度，完成一個工作周期。期間，除轉(zhuǎn)子運動體單元順時針旋轉(zhuǎn)一定角度外，其它工作單元均回到原始位置。重復(fù)以上運動過程，則轉(zhuǎn)子運動體單元以步進的方式順時針連續(xù)運動。
[0033]同理，由于左右側(cè)結(jié)構(gòu)完全一致，所以使用不同的驅(qū)動時序，就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子運動體單元以步進的方式逆時針連續(xù)運動。
[0034]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器，其特征在于，包括底座(14)、定子箝位體單元、驅(qū)動體單元和轉(zhuǎn)子運動單元； 定子箝位體單元與底座(14)固定連接； 驅(qū)動單元與定子箝位體單元連接； 轉(zhuǎn)子運動體單元為環(huán)形，通過驅(qū)動單元與定子箝位體單元連接;且定子箝位體單元設(shè)置在轉(zhuǎn)子運動體單元的環(huán)內(nèi)，兩者之間設(shè)置有間隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器，其特征在于，所述定子箝位體單元包括箝位體(7)、第一箝位壓電疊堆(12)、第二箝位壓電疊堆(13)、第一箝位柔性鉸鏈(8)、第二箝位柔性鉸鏈(9)、第一箝位塊(10)和第二箝位塊(11); 箝位體(7)與底座(14)固定連接，第一箝位壓電疊堆(12)和第二箝位壓電疊堆(13)設(shè)置在箝位體(7)中；第一箝位壓電疊堆(12)與第一箝位塊(10)的內(nèi)表面連接，第二箝位壓電疊堆(13)與第二箝位塊(11)的內(nèi)表面連接;第一箝位塊(10)通過第一箝位柔性鉸鏈(8)與箝位體(7)相連，第二箝位塊(11)通過第二箝位柔性鉸鏈(9)與箝位體(7)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子運動體單元包括第一轉(zhuǎn)子體(I)、第二轉(zhuǎn)子體(3)和連接兩個轉(zhuǎn)子體的旋轉(zhuǎn)薄壁鉸鏈(2)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器，其特征在于，所述驅(qū)動單元包括: 與第二轉(zhuǎn)子體(3)相連的上驅(qū)動塊(4); 與第一轉(zhuǎn)子體(I)相連的下驅(qū)動塊(6); 連接上驅(qū)動塊(4)和下驅(qū)動塊(6)的驅(qū)動柔性鉸鏈(5); 與上驅(qū)動塊(4)和下驅(qū)動塊(6)的內(nèi)表面均連接的驅(qū)動壓電疊堆(15)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種推力型壓電旋轉(zhuǎn)式步進精密驅(qū)動器，包括底座、定子箝位體單元、驅(qū)動體單元和轉(zhuǎn)子運動單元；定子箝位體單元與底座固定連接；驅(qū)動單元與定子箝位體單元連接；轉(zhuǎn)子運動體單元為環(huán)形，通過驅(qū)動單元與定子箝位體單元連接；且定子箝位體單元設(shè)置在轉(zhuǎn)子運動體單元的環(huán)內(nèi)，兩者之間設(shè)置有間隙。本實用新型實現(xiàn)了步進式驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)運動；具有較大的連續(xù)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，較高的驅(qū)動頻率、分辨率和旋轉(zhuǎn)速率；且裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠降低成本。
【IPC分類】H02N2/10
【公開號】CN205377708
【申請?zhí)枴緾N201620017059
【發(fā)明人】張矢宇, 朱月琴
【申請人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月8日