一种精密压电线性位移驱动器的制作方法

1.本实用新型涉及微精密驱动技术领域，具体领域为一种精密压电线性位移驱动器。


背景技术：

2.随着微精密技术的迅速发展，航空航天领域、医疗领域、生命科学与技术领域、现代制造领域对精密线性位移驱动的精度、速度、稳定性、驱动力和行程提出了越来越高的要求，其定位精度和行程范围直接影响到生产加工的精度和广度。压电驱动技术主要利用压电材料的逆压电效应实现电能向机械能的转换，由于压电驱动技术的原理特点，它具有结构设计灵活多样、无电磁干扰、响应速度快、定位精度高等优势。传统的位移驱动器主要由电磁驱动，这种驱动方式虽然技术已经成熟、工作性能稳定，但是不可避免地存在着较多的中间运动转换环节和弹性变形，使得移动平台的实时性较差，可实现的直线运动的定位精度或速度较低，并存在电磁干扰，发热量大，功耗大等问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种精密压电线性位移驱动器，以解决现有技术中压电线性位移驱动器精度低、驱动力小、稳定性差、响应速度慢的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种精密压电线性位移驱动器，包括外壳，所述外壳顶部滑动安装有移动平台，所述外壳内部设有驱动移动平台移动的驱动系统，所述驱动系统包括质量块、压电振子和弹性位移组件，所述质量块和压电振子通过支承环连接，所述压电振子与弹性位移组件连接，所述弹性位移组件的顶部固定连接有摩擦驱动件，所述摩擦驱动件与移动平台内壁摩擦接触。
5.优选的，所述压电振子为圆环形，所述压电振子的边缘处开设有若干呈环形阵列分布的固定孔，所述支承环上开设有与所述固定孔相配合的第一通孔，紧固螺栓穿过所述固定孔和第一通孔将压电振子、支承环以及质量块固定连接；所述压电振子中心开设有贯穿通孔，第一连接杆的一端穿过所述贯穿通孔与第一螺母相连接，所述第一连接杆的另一端贯穿弹性位移组件与第二螺母相连接。
6.优选的，所述压电振子包括弹性金属基板和压电陶瓷片，所述弹性金属基板和压电陶瓷片上分别引出电极与电源连接。
7.优选的，所述弹性位移组件包括横向弹性位移片和一对竖向弹性位移片，所述第一连接杆穿过横向弹性位移片的中心与第二螺母相连接，所述横向弹性位移片的两端分别连接一个竖向弹性位移片，所述竖向弹性位移片的顶部固定连接一组摩擦驱动件。
8.优选的，所述摩擦驱动件包括摩擦台和摩擦块，所述摩擦台固定在所述竖向弹性位移片的上部，所述摩擦块固定在摩擦台的顶部，所述摩擦块与移动平台内壁摩擦接触。
9.优选的，所述摩擦台与摩擦块粘接固定。
10.优选的，所述竖向弹性位移片的底部固定在连接块的一侧，所述连接块的另一侧
与挡板连接，所述连接块固定的底座上，所述底座与外壳固定连接，第二连接杆的一端穿过挡板与第三螺母连接，所述第二连接杆的另一端穿过竖向弹性位移片以及摩擦台后与第四螺母连接。
11.优选的，所述移动平台与外壳之间安装有两对交叉导轨，每对交叉导轨之间夹装一对滚珠条。
12.优选的，所述外壳内部设有两组驱动系统。
13.优选的，所述移动平台由亚克力板加工而成，所述外壳由亚克力板制造而成，所述外壳的相邻外壁粘接固定。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本技术提供的一种精密压电线性位移驱动器结构简单，压电陶瓷片在外电场的作用下，产生逆压电效应，圆环型压电振子产生机械变形，从而驱动弹性位移组件上的摩擦块带动交叉导轨上的移动平台带动一定重量的物体在行程范围内微量移动；圆环型压电振子形变的大小与电能强度成正比，从而达到可控式精度调节，响应速度更快；在摩擦块作用下使得移动平台移动的精度更高，移动更加平稳；外壳与移动平台由亚克力板加工制成，降低了加工成本，使结构更加简单。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图；
16.图2为本实用新型的结构剖视图；
17.图3是本实用新型中驱动系统的结构示意图；
18.图4是本实用新型中移动平台的结构示意图
19.图5是本实用新型中压电振子的结构示意图；
20.图6是本实用新型中交叉导轨的结构示意图。
21.图中：1.质量块，2.支承环，3.压电振子、301.弹性金属基板、302.压电陶瓷片，4.第一连接杆，5.摩擦台，6.摩擦块，7.弹性位移组件、701.横向弹性位移片、702.竖向弹性位移片，8.连接块，9.挡板，10.底座，11.交叉导轨、1101.导轨条、1102.滚珠条，12.移动平台，13.外壳、1301.导轨卡槽，14.第二连接杆。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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。
23.请参阅图1
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6，本实用新型提供一种技术方案：一种精密压电线性位移驱动器，包括外壳13，外壳13顶部滑动安装有移动平台12，外壳13内部固定安装有底座10，底座10上安装有两组驱动移动平台12移动的驱动系统，具体的，驱动系统包括质量块1、圆环形的压电振子3和弹性位移组件7，压电振子3的边缘处开设有若干呈环形阵列分布的固定孔，支承环2上开设有与固定孔相配合的第一通孔，紧固螺栓穿过固定孔和第一通孔将压电振子3、支承环2以及质量块1固定连接，压电振子3中心开设有贯穿通孔，第一连接杆4的一端穿过贯穿通孔与第一螺母相连接，第一连接杆4的另一端贯穿弹性位移组件7与第二螺母相连接，
在弹性位移组件7的顶部固定连接有摩擦驱动件，摩擦驱动件与移动平台12内壁摩擦接触，接通电源后圆环型压电振子3会振动变形，产生驱动力，直接驱动弹性位移片组件，进而驱动摩擦驱动件，带动移动平台12产生微量移动，如需改变驱动速度，调节电压的大小就可以，这样就使得移动平台12移动的精度更高，当需要移动大型装置时，只需要改变圆环型压电振子3的大小即可。
24.进一步的，压电振子3包括弹性金属基板301和压电陶瓷片302，弹性金属基板301和压电陶瓷片302采用固化胶粘接，弹性金属基板301和压电陶瓷片302上分别引出电极与电源连接。
25.进一步的，弹性位移组件7包括横向弹性位移片701和一对竖向弹性位移片702，第一连接杆4穿过横向弹性位移片701的中心与第二螺母相连接，横向弹性位移片701的两端分别连接一个竖向弹性位移片702，竖向弹性位移片702的顶部固定连接一组摩擦驱动件；竖向弹性位移片702的底部固定在连接块8的一侧，连接块8的另一侧与挡板9连接，连接块8固定的底座10上，底座10与外壳13固定连接，第二连接杆14的一端穿过挡板9与第三螺母连接，第二连接杆14的另一端穿过竖向弹性位移片702以及摩擦台5后与第四螺母连接。
26.进一步的，摩擦驱动件包括粘接固定的摩擦台5和摩擦块6，摩擦台5固定在竖向弹性位移片702的上部，摩擦块6固定在摩擦台5的顶部，摩擦块6与移动平台12内壁摩擦接触，摩擦块6摩擦力的作用使移动平台12移动更加稳定。
27.具体的，移动平台12与外壳13之间安装有两对交叉导轨11，每对交叉导轨11之间夹装一对滚珠条1102，在移动平台12和外壳13上均设有导轨卡槽1301，导轨卡槽1301上设有螺纹孔，便于固定导轨条1101，滚珠条1102的设置可以保证交叉导轨11可以顺畅滑动。
28.优选的，移动平台12由亚克力板加工而成，外壳13由亚克力板制造而成，外壳13的相邻外壁粘接固定，降低了加工陈本和结构复杂度。
29.工作原理：需要移动平台12移动时，给两组驱动系统种的圆环型压电振子3接通交流电，使得圆环型压电振子3在水平方向往复振动，通过第一连接杆4将振动传递给横向弹性位移片701，横向弹性位移片701与竖向弹性位移片702紧密连接，振动频率一致，从而形成水平方向的往复力，竖向弹性位移片702的另一侧在第二连接杆14和挡板9的作用下抑制了该方向上的水平作用力，从而在摩擦块6的作用下带动移动平台12在交叉导轨11上微量移动。
30.本技术提供的一种精密压电线性位移驱动器结构简单，压电陶瓷片302在外电场的作用下，产生逆压电效应，圆环型压电振子3产生机械变形，从而驱动弹性位移组件7上的摩擦块6带动交叉导轨11上的移动平台12带动一定重量的物体在行程范围内微量移动；圆环型压电振子3形变的大小与电能强度成正比，从而达到可控式精度调节，响应速度更快；在摩擦块6作用下使得移动平台12移动的精度更高，移动更加平稳；外壳13与移动平台12由亚克力板加工制成，降低了加工成本，使结构更加简单。
31.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。