專利名稱：一種壓電驅動直線運動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種壓電驅動運動裝置，具體涉及一種組合振子作為定子的壓電驅動直線運動裝置。
背景技術：
壓電驅動直線運動裝置特別適合精密驅動，光學儀器，機床控制等領域等應用。這種裝置主要由定子(或振子)，動子(或導軌)，支撐結構和加壓系統等組成。工作中利用壓電陶瓷的逆壓電效應，在定子驅動部分產生斜向或橢圓運動，借助于接觸摩擦力驅動動子單向直線或往復直線運動。目前，實現直線運動的振子結構有多種形式，其中組合振子是較常用振子，它包括兩種結構，經文獻檢索，中國專利申請號為200810124426.2的實用新型專利申請提出一種一體組合的振子，中國專利號為03132540.8的實用新型專利提出一種分離組合振子，組合振子結構經常采用振子固定導軌運動的傳動方式，如中國專利申請號為200810124426.2的實用新型專利申請提出的K形直線電機結構；在某些場合也采用導軌固定振子移動方式，對于振子移動的方式，通電之后可以實現振子沿導軌的直線運動。但是，目前將該組合振子作為定子的直線驅動裝置結構復雜，如中國專利號為201010018343.2的實用新型專利提出的支撐部分采用軸承結構，影響了驅動裝置的可靠性；另一個共同特點是都采用單一組合振子結構，驅動力小。由于壓電裝置的支撐和夾緊對工作性能有重要影響，暫時沒有一種專門針對該組合振子的支撐機構，使該直線驅動裝置產生較大的驅動力。
實用新型內容本實用新型 的目的是為解決現有單一組合振子作為定子的直線驅動裝置采用軸承作為支撐結構，驅動力較小且結構復雜的問題，進而提供一種壓電驅動直線運動裝置。本實用新型為解決上述問題采取的技術方案是:本實用新型的一種壓電驅動直線運動裝置包括上支撐架、下支撐架、直線導軌、導向套、兩套預緊機構和兩套定子，每套定子包括兩個振子，每個振子包括前端蓋、后端蓋、電極片和壓電陶瓷，前端蓋和后端蓋之間設置有電極片和壓電陶瓷且四者連接為一體，每套定子的兩個振子的前端蓋連為一體，且兩個振子的中心線之間的夾角為30° 90°，兩個振子的連接處為驅動足，上支撐架和下支撐架分別設置在直線導軌的上下兩側，兩套定子分別設置在上支撐架和下支撐架上，上支撐架的一端和下支撐架的一端轉動連接，上支撐架的另一端和下支撐架的另一端通過兩套預緊機構連接，預緊機構用于調節兩個定子對直線導軌的預緊力，兩套預緊機構正對設置，導向套與所述上支撐架的一側轉動連接，直線導軌的一端穿過導向套，直線導軌的另一端在兩個預緊機構之間穿過并與兩個預緊機構接觸，兩個驅動足正對設置在位于導向套和兩個預緊機構之間的直線導軌上并分別夾緊直線導軌。本實用新型的有益效果是:本實用新型采用兩套定子，每套定子由兩個振子組合連接一起形成單一組合振子，上支撐架的另一端與下支撐架的另一端通過兩套預緊機構連接，兩個驅動足夾緊直線導軌，通過預緊機構調節控制兩個定子對直線導軌的預緊，進而保證了兩套定子的振子對直線導軌的預緊力的一致性，這種一致性的預緊力的調整不會因為振子驅動足的磨損而受到影響，不會阻礙導軌的運行，同時，預緊機構實現對導軌的輔助導向作用，使用時，通過對每套定子的兩個振子采用合理的加電方式激勵壓電陶瓷振動，每套定子的兩個振子上激勵出電壓相位差均為η/2的振動模態，保證兩套定子產生一致的驅動，進而實現兩個定子對導軌的驅動作用，也即保證直線導軌向一個方向運動，從而解決了使用軸承作為支撐軌摩擦力大，振子對導軌產生的驅動推力較小的問題。為了防止直線導軌在運動過程中產生擺動，運行不穩定，本實用新型設置了導向套，直線導軌穿設在導向套上，通過導向套-兩個驅動足來對直線導軌進行導向，上支撐架的一端和下支撐架的一端轉動連接，因此，當振子驅動足與導軌發生磨損，由于預緊力的存在，上支撐架和下支撐架會向著對方旋轉一個小角度，此時，導軌也發生相對運動，導向套也可以相對上支撐架轉動，導向套可以自適應導軌的旋轉運動，使導軌與導向套之間不存在正壓力，此時，只有驅動足存在對導軌的摩擦，該摩擦力即為驅動導軌運行的動力，本實用新型對導軌的阻力降到近似為零，有效地降低了驅動力的損失，提高了驅動負載的能力，本實用新型采用兩套定子，每套定子由兩個振子組合連接一起形成單一組合振子，兩振子中心線夾角為30° 90°，相比單一組合振子的現有裝置驅動力15牛頓提高了 80% 100%。本實用新型結構設計合理,體積小，對接觸表面的磨損具有自適應能力，采用雙組合振子的結構可以產生較大的推力，同時可以實現平穩的直線運動，運動穩定，適用領域廣，本實用新型的負載能力始終低于由靜摩擦所能提供的驅動力。
圖1是本 實用新型的主視結構示意圖，圖2是圖1的右視圖，圖3是圖1的左視圖，圖4是圖1的俯視圖，圖5是本實用新型的主剖視結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一:結合圖1 圖5說明本實施方式,本實施方式的一種壓電驅動直線運動裝置包括上支撐架1、下支撐架8、直線導軌7、導向套12、兩套預緊機構17和兩套定子，每套定子包括兩個振子18，每個振子18包括前端蓋10、后端蓋2、電極片3和壓電陶瓷4，前端蓋10和后端蓋2之間設置有電極片3和壓電陶瓷4且四者連接為一體，每套定子的兩個振子18的前端蓋10連為一體，且兩個振子18的中心線之間的夾角β為30° 90°，兩個振子18的連接處為驅動足10-1，上支撐架I和下支撐架8分別設置在直線導軌7的上下兩側，兩套定子分別設置在上支撐架I和下支撐架8上，上支撐架I的一端和下支撐架8的一端轉動連接，上支撐架I的另一端和下支撐架8的另一端通過兩套預緊機構17連接，預緊機構17用于調節兩個定子對直線導軌7的預緊力，兩套預緊機構17正對設置，導向套12與所述上支撐架I的一側轉動連接，直線導軌7的一端穿過導向套12，直線導軌7的另一端在兩個預緊機構17之間穿過并與兩個預緊機構17接觸，兩個驅動足10-1正對設置在位于導向套12和兩個預緊機構17之間的直線導軌7上并分別夾緊直線導軌7。本實施方式的壓電陶瓷為組合壓電陶瓷。[0012]具體實施方式
二:結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式所述每套預緊機構17包括連接桿6、第一螺母16和彈性部件14，連接桿6穿過上支撐架I和下支撐架8，位于下支撐架8下端的連接桿6上穿設有一彈性部件14，連接桿6的下端與第一螺母16螺紋連接，連接桿6的上端與上支撐架I可拆卸連接。本實施方式的彈性部件優選用剛度小的彈性部件，本實施方式通過擰緊第一螺母來調整彈性部件的壓縮量，將上下兩個定子的驅動足(每個定子中的兩個振子)預緊到直線導軌上，并實現預緊力大小的調整，結構簡單，設計合理，調節控制可靠穩定。其它與具體實施一相同。
具體實施方式
三:結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式所述兩個彈性部件14均為螺旋彈簧。本實施方式優選用剛度小的螺旋彈簧，本實施方式的螺母可為六角螺母，通過擰緊第一螺母來調整螺旋彈簧的壓縮量，將上下兩個定子的驅動足(每個定子中的兩個振子)預緊到直線導軌上，由于彈簧剛度小，通過定量調整彈簧的壓縮量，可定量計算出預緊力，從而定量地施加預緊力，由于磨損量很小，磨損導致的預緊力變化量可以忽略不計，能實現預緊力大小調整效果更好。其它與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四:結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式所述每套預緊機構17還包括導向柱5，所述導向柱5為階梯式空心導向柱，導向柱5穿設在位于上支撐架I和下支撐架8之間的連接桿6上，且導向柱5的小直徑端插接在上支撐架I的下端面上，直線導軌7的另一端在兩個導向柱5的大直徑端之間穿過，并與兩個導向柱5的大直徑端的側面接觸。如此設置，便于對直線導軌的輔助導向作用。其它與具體實施方式
二或三相同。
具體實施方式
五:結合圖1和圖5說明本實施方式，本實施方式所述裝置還包括第一圓柱銷11，上支撐架I的一端和下支撐架8的一端通過第一圓柱銷11轉動連接。如此設置，連接方便可靠，轉動效果好。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六:結合圖1 圖3說明本實施方式，本實施方式所述直線導軌7為方形導軌，所述導向套12為‘回’字形導向套。如此設置，滿足實際需要，能有效的實現直線導軌的導向作用。其它與具體實施方式
一或五相同。
具體實施方式
七:結合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式所述裝置還包括兩個第二圓柱銷13，導向套12與上支撐架I分別通過兩個第二圓柱銷13轉動連接。如此設置，滿足實際需要，能有效的滿足驅動足對直線導軌預緊時上支撐架和下支撐架的轉動對導向套的影響，使導軌與導向套之間不存在正壓力。其它與具體實施方式
一或五相同。
具體實施方式
八:結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述每套預緊機構
17還包括第二螺母9，連接桿6的上端通過第二螺母9與上支撐架I可拆卸連接。如此設置，連接可靠，使用簡便。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九:結合圖2-圖5說明本實施方式，本實施方式所述裝置還包括四個螺釘15，每個振子18上的電極片3和壓電陶瓷4通過四個螺釘15與前端蓋10和后端蓋2可拆卸連接。如此設置，連接可靠，使用簡便。其它與具體實施方式
一相同。
權利要求1.一種壓電驅動直線運動裝置，其特征在于:所述裝置包括上支撐架(I)、下支撐架(8)、直線導軌(7)、導向套(12)、兩套預緊機構(17)和兩套定子，每套定子包括兩個振子(18)，每個振子(18)包括前端蓋(10)、后端蓋(2)、電極片(3)和壓電陶瓷(4)，前端蓋(10)和后端蓋(2)之間設置有電極片(3)和壓電陶瓷(4)且四者連接為一體，每套定子的兩個振子(18)的前端蓋(10)連為一體，且兩個振子(18)的中心線之間的夾角(β)為30° 90°，兩個振子(18)的連接處為驅動足(10-1)，上支撐架(I)和下支撐架(8)分別設置在直線導軌(7)的上下兩側，兩套定子分別設置在上支撐架(I)和下支撐架(8)上，上支撐架(I)的一端和下支撐架(8)的一端轉動連接，上支撐架(I)的另一端和下支撐架(8)的另一端通過兩套預緊機構(17)連接，預緊機構(17)用于調節兩個定子對直線導軌(7)的預緊力，兩套預緊機構(17)正對設置，導向套(12)與所述上支撐架(I)的一側轉動連接，直線導軌(7)的一端穿過導向套(12)，直線導軌(7)的另一端在兩個預緊機構(17)之間穿過并與兩個預緊機構(17)接觸，兩個驅動足(10-1)正對設置在位于導向套(12)和兩個預緊機構(17)之間的直線導軌(7)上并分別夾緊直線導軌(7)。
2.根據權利要求1所述的一種壓電驅動直線運動裝置，其特征在于:所述每套預緊機構(17)包括連接桿(6)、第一螺母(16)和彈性部件(14)，連接桿(6)穿過上支撐架(I)和下支撐架(8)，位于下支撐架(8)下端的連接桿(6)上穿設有一彈性部件(14)，連接桿(6)的下端與第一螺母(16)螺紋連接，連接桿￠)的上端與上支撐架(I)可拆卸連接。
3.根據權利要求2所述的一種壓電驅動直線運動裝置，其特征在于:所述兩個彈性部件(14)均為螺旋 彈簧。
4.根據權利要求2或3所述一種壓電驅動直線運動裝置，其特征在于:所述每套預緊機構(17)還包括導向柱(5)，所述導向柱(5)為階梯式空心導向柱，導向柱(5)穿設在位于上支撐架⑴和下支撐架⑶之間的連接桿(6)上，且導向柱(5)的小直徑端插接在上支撐架(I)的下端面上，直線導軌(7)的另一端在兩個導向柱(5)的大直徑端之間穿過，并與兩個導向柱(5)的大直徑端的側面接觸。
5.根據權利要求1所述的一種壓電驅動直線運動裝置，其特征在于:所述裝置還包括第一圓柱銷(11)，上支撐架(I)的一端和下支撐架(8)的一端通過第一圓柱銷(11)轉動連接。
6.根據權利要求1或5所述的一種壓電驅動直線運動裝置，其特征在于:所述直線導軌⑵為方形導軌，所述導向套(12)為‘回’字形導向套。
7.根據權利要求1或5所述的一種壓電驅動直線運動裝置，其特征在于:所述裝置還包括兩個第二圓柱銷(13)，導向套(12)與上支撐架(I)分別通過兩個第二圓柱銷(13)轉動連接。
8.根據權利要求1所述的一種壓電驅動直線運動裝置，其特征在于:所述每套預緊機構(17)還包括第二螺母(9)，連接桿￠)的上端通過第二螺母(9)與上支撐架(I)可拆卸連接。
9.根據權利要求1所述的一種壓電驅動直線運動裝置，其特征在于:所述裝置還包括四個螺釘(15)，每個振子(18)上的電極片(3)和壓電陶瓷⑷通過四個螺釘(15)與前端蓋(10)和后端蓋(2)可拆卸連接。
專利摘要一種壓電驅動直線運動裝置，它涉及一種壓電驅動運動裝置，以解決現有單一組合振子作為定子的直線驅動裝置采用軸承作為支撐結構，驅動力較小且結構復雜的問題，它包括上支撐架、下支撐架、直線導軌、導向套、兩套預緊機構和兩套定子，兩套定子分別設置在上支撐架和下支撐架上，上支撐架的一端和下支撐架的一端轉動連接，上支撐架的另一端和下支撐架的另一端通過兩套預緊機構連接，導向套與所述上支撐架的一側轉動連接，直線導軌的一端穿過導向套，直線導軌的另一端在兩個預緊機構之間穿過并與兩個預緊機構接觸，兩個驅動足正對設置在位于導向套和兩個預緊機構之間的直線導軌上并分別夾緊直線導軌。本實用新型用于大推力精密驅動領域。
文檔編號H02N2/06GK203119790SQ20132014458
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月27日 優先權日2013年3月27日
發明者王培明, 曲建俊, 胡志勇, 王佳男, 郭文峰 申請人:哈爾濱工業大學