一种直线压电驱动装置

本发明属于精密驱动与定位，具体的说，它涉及一种直线压电驱动装置。

背景技术：

1、随着微型驱动装置的发展，谐波压电驱动装置在精密驱动与定位技术领域形成了一个独特的体系，其具有结构简单、易小型化、易控制、定位精度高的特点。传统的谐波压电驱动装置通常需要两路信号分别控制钳位与移动，需要通过两路相位差为90°的谐波输入，这使得整个结构更加复杂。而锯齿波驱动的压电驱动装置无法工作在谐振状态下，导致其工作效率很低而且每个工作周期都会产生位移飘逸，影响压电驱动装置的定位精度。高精准定位的驱动装置可应用于各个领域，例如在模具制造中，为板料提供精密定位，防止因定位误差导致模具生产过程中出现开裂、卡模等现象，也可应用于航空航天、医疗器械等复杂严峻环境中。

技术实现思路

1、一种直线压电驱动装置包括定子7，其有8个对称布置的悬臂梁71，每侧等距侧布置4个、凸轮状触点72和固定在悬臂梁71上的一堆压电片6，压电片6极性相反的对称贴在悬臂梁71两侧。

2、还包括直线滑轨2、滑块3和预紧挡板4。所述滑块3滑动配合于直线滑轨2上；

3、所述预紧挡板4通过螺纹连接固定于基座1上，上部开有一通孔以便长颈螺栓穿过；

4、工作时，一对压电片6接收谐波信号激发一阶谐振振形，压电晶片带动悬臂梁71左右摆动，悬臂梁71向左摆动再回到原点这与过程中，凸轮状触点72与滑块3先分离后回到初始接触状态，此过程滑块3的位移为零；悬臂梁71向右侧摆动时，触点72对滑块3施加的力也逐渐增大，两者保持密切接触。滑块3跟随触点72移动，实现位移△x；悬臂梁71从右侧最远端返回原点时，定子7的凸轮状触点72与滑块3分离，使滑块不再运动；一个工作周期滑块宏观向右位移△x。

5、所述直线压电驱动装置的工作频率为1190～1240hz，驱动电压为25～40v。

6、进一步限定技术方案如下：

7、所述定子7设置有四个通孔，通过螺纹连接固定在基座1的四个螺纹孔中以确定位置；

8、所述直线导轨2与基座1接触面上开有腰槽，用于微调导轨位置，并可通过基座1的螺纹孔进行位置的固定。

9、所述预紧挡板4通过腰槽与基座1进行螺纹连接，并能够通过腰槽对位置精确定位。上部设置有一通孔，一根长颈螺钉8通过通孔42连接两个对称布置的预紧挡板，并在预紧挡板4与预紧螺母直接加入预紧弹簧5，使在旋动预紧螺母是可以调节滑块与定子之间的预紧力。

10、所述一对压电片6的材料为压电陶瓷pzt-4。

11、所述定子7、基座1和预紧挡板4的材料均为#45钢。

12、所述长颈螺钉8的材料为q235。

13、本发明的有益技术效果体现在以下方面：

14、1、本发明所提到的新型直线压电驱动装置采用压电双晶片驱动，相比于传统谐波压电驱动装置拥有更简洁的结构。采用单谐波驱动，可工作在谐振状态下，相较于工作在非谐波状态下的压电驱动装置拥有更高的工作效率以及更低的能量消耗。

15、2.本发明所提到的新型直线压电驱动装置相较于锯齿波压电驱动装置，在工作时不会产生位移漂移，适合进行精确定位。可以通过微调直线导轨位置来补偿长时间工作后产生的微小磨损，增长了驱动装置的使用寿命。

16、3.本发明所提到的新型直线压电驱动装置可以控制激励电压的通断来实现两个滑块各自独立运动，达到单一驱动器控制两个不同输出端，在导轨足够长的条件下，理论上行程可以无限延伸，适合远行程高精度定位使用。

17、4.本发明所提到的新型直线压电驱动装置可以应用于各个工程领域，在复杂严峻环境下正常工作，不受强烈电磁场干扰，可实际应用于模具冲压过程，为板料送料过程中提供精准定位，在加工过程中为小型凸模上升下压过程中提供动力，也可驱动小型凹模上下行。

技术特征：

1.一种直线压电驱动装置包括定子(7)，其有8个对称布置的悬臂梁(71)，每侧等距侧布置4个、凸轮状触点(72)和固定在悬臂梁(71)上的一堆压电片(6)，压电片(6)极性相反的对称贴在悬臂梁(71)两侧。其特征在于，所述装置还包括：

2.根据权利要求1所述的一种直线压电驱动装置，其特征在于：所述直线导轨(2)与基座(1)接触面上开有腰槽，用于微调导轨位置，并可通过基座(1)的螺纹孔进行位置的固定。

3.根据权利要求2所述的一种直线压电驱动装置，其特征在于：所述预紧挡板(4)通过腰槽与基座(1)进行螺纹连接，并能够通过腰槽对位置精确定位。上部设置有一通孔，一根长颈螺钉(8)通过通孔(42)连接两个对称布置的预紧挡板，并在预紧挡板(4)与预紧螺母直接加入预紧弹簧(5)，使在旋动预紧螺母是可以调节滑块与定子之间的预紧力。

技术总结
本发明涉及一种直线压电驱动装置，包括基座1、定子7、滑块3、直线导轨2和预紧挡板4，定子7包括8个对称布置的悬臂梁71，每侧等距侧布置4个、凸轮状触点72和固定在悬臂梁71上的一堆压电片6，压电片6极性相反的对称贴在悬臂梁71两侧。本发明利用压电双晶片驱动，并且定子工作在谐振状态下，有着更高的工作效率。通过凸轮锁紧机构进行钳位放松动作，可以采用单谐波控制且在工作过程中没有回退现象可进行精确定位。两个滑块可以通过控制激励电压的通断各自实现独立运动，能够实现单一压电驱动装置控制两个不同输出端。与电磁驱动装置不同，在极端恶劣复杂环境下，例如强磁场地区，也能正常工作，提供稳定的精密定位驱动。

技术研发人员：朱仁胜,王中盟,杜恒,彭桠龙,孟敬业,刘精飞,吴子楠
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13