大功率精密压电超声驱动平台及其驱动方法

摘要

本发明公开了一种大功率精密压电超声驱动平台及其驱动方法，以解决单独采用梁结构弹性体或板结构弹性体超声电机作为驱动器的定位平台所导致整体输出性能不理想等技术问题。本发明包括固定外架、第一弹性体、第二弹性体、转动平台、滚动体、推力球轴承、蝶形弹簧、紧固连接件和内六角螺栓，第一弹性体为梁结构，第二弹性体为板结构。施加超声频率内激励电信号于压电元件，激发第一弹性体和第二弹性体产生微幅高频振动模态，利用振动模态的叠加耦合，在第二弹性体与转动平台的接触表面产生驱动摩擦力，实现本发明的旋转位移运动输出。本发明具有输出功率大、运行平稳性好以及应用范围广等技术优势，在精密驱动与微定位技术领域具有广泛应用前景。

主权项

一种大功率精密压电超声驱动平台及其驱动方法，其特征在于：为一种贴片式梁板复合激振的大功率精密压电超声驱动平台；所述一种贴片式梁板复合激振的大功率精密压电超声驱动平台由固定外架（1）、第一弹性体（2）、第二弹性体（3）、转动平台（4）、滚动体（5）、推力球轴承（6）、蝶形弹簧（7）、紧固连接件（8）和内六角螺栓（9）组成；所述固定外架（1）为一侧端部设置有法兰的薄壁圆环体结构，所述固定外架（1）法兰四周沿圆周方向均匀设置有q个通孔（1‑1）结构，其中q为大于等于1的整数，所述固定外架（1）薄壁圆环体靠近法兰部分设置有通孔（1‑2）结构，所述固定外架（1）薄壁圆环体靠近悬臂端部内侧设置有圆弧状滑道（1‑3）结构，所述固定外架（1）法兰一侧端部表面中心位置设有阶梯孔（1‑4）结构，所述所述固定外架（1）法兰另一侧端部表面中心位置设有阶梯孔（1‑6）结构，所述固定外架（1）法兰端部表面阶梯孔（1‑4）结构中心位置设有通孔（1‑5）结构；所述第一弹性体（2）为两侧端部均设置有螺纹孔（2‑4）结构的圆柱体结构，所述第一弹性体（2）一侧端部设置有外螺纹（2‑1）结构，所述第一弹性体（2）外圆周表面上沿圆周方向均匀设置有m个外平面（2‑2）结构，其中m为大于等于1的整数，所述布置于第一弹性体（2）外平面（2‑2）上的矩形压电陶瓷片（2‑3）采用d₃₁激振模式进行激励，且均沿厚度方向极化，所述布置于第一弹性体（2）外平面（2‑2）上的矩形压电陶瓷片（2‑3）的形变方向与第一弹性体（2）的中心轴线均成平行布置关系；所述第二弹性体（3）为一种梳齿型第二弹性体，所述第二弹性体（3）一侧端部表面沿圆周方向均匀设置有p片矩形压电陶瓷片（3‑5），其中p为大于等于1的整数，所述布置于第二弹性体（3）一侧端部表面上的矩形压电陶瓷片（3‑5）采用d₃₁激振模式，且均沿厚度方向极化，所述第二弹性体（3）布置矩形压电陶瓷片（3‑5）一侧端部表面中心位置设有螺纹孔（3‑1）结构，所述第二弹性体（3）另一侧端部表面中心位置设有圆形凹槽（3‑3）结构，所述第二弹性体（3）圆形凹槽（3‑3）结构一侧端部表面设置有梳齿（3‑6）结构，所述第二弹性体（3）梳齿（3‑6）结构表面设置有摩擦材料（3‑4），所述第二弹性体（3）圆形凹槽（3‑3）结构与螺纹孔（3‑1）结构中心位置设有通孔（3‑2）结构；所述转动平台（4）为板结构，所述转动平台（4）一侧端部表面中心位置设有圆形凹槽（4‑1）结构，所述转动平台（4）另一侧端部表面中心位置设有沉头孔（4‑2）结构，所述转动平台（4）圆形凹槽（4‑1）结构与沉头孔（4‑2）结构之间设置有通孔（4‑3）结构，所述转动平台（4）外圆周表面设置有圆弧形滑道（4‑5）结构，所述转动平台（4）另一侧端部表面沿圆周方向均匀设置有r个螺纹孔（4‑4）结构，其中r为大于等于1的整数；所述紧固连接件（8）为一侧端部设有内六角孔的圆柱体结构，所述紧固连接件（8）另一侧端部设置有外螺纹（8‑1）结构，所述紧固连接件（8）内六角孔与外螺纹（8‑1）结构之间的外圆柱表面（8‑2）与推力球轴承（6）紧密配合连接；所述布置于第一弹性体（2）上的矩形压电陶瓷片（2‑3）构成激振组A，所述布置于第二弹性体（3）上的矩形压电陶瓷片（3‑5）构成激振组B；一种贴片式梁板复合激振的大功率精密压电超声驱动平台的驱动方法具体为：激振组A通以某一超声频率（大于16 kHz）的交流激励电信号，激振组B通以同一超声频率（大于16 kHz）的交流激励电信号，激振组A与激振组B通以交流激励电信号的幅值相同、驱动相位差为90度或270度，交流激励电信号为正弦、方波或锯齿波等周期电信号。