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《壓電直線精密驅(qū)動器研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第13卷第1期光學(xué)精密工程Vol.13No.12005年2月OpticsandPrecisionEngineeringFeb.2005文章編號1004-924X200501-0065-08壓電直線精密驅(qū)動器研究劉建芳!楊志剛!范尊強!程光明"吉林大學(xué)!吉林長春130025#摘要!提出一種新型的壓電直線精密步進驅(qū)動器該驅(qū)動器采用仿生運動的原理以定子主動箝位的方式和雙側(cè)薄壁鉸鏈微變形結(jié)構(gòu)解決了以往壓電精密驅(qū)動器箝位不牢固步進頻率較低行程小分辨率低速度低驅(qū)動力不穩(wěn)定等問題研制的精密直線驅(qū)動器能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率100~Z高速度30mmmin大行程>10mm
2、高分辨率0.05卜m大驅(qū)動力100N等特點大幅度提高了壓電型步進驅(qū)動器的驅(qū)動性能關(guān)鍵詞!壓電陶瓷驅(qū)動器!定子主動箝位!精密驅(qū)動器!雙薄壁柔性鉸鏈!大行程中圖分類號!TG1156文獻標(biāo)識碼!APrecisePZtlinearstepactuatorLIUjian-fangANGZhi-gangFANZun-CiangC~ENGGuang-mingJilinUniuersitSChangchun130025ChinaAbstractAnewprecisionlinearPZTactuatorisproposedtoimproveitsdriveca
3、pabilitiesthatisbasedonthepieZoelectricPZTtechnology.Itadoptstheprincipleofbionicsandworksinanewmodeofstatorinitiativeanchoringlooseningandadistortionstructureofdouble-sidethinflexiblehingewhichhassolvedtheproblemofanchoringlooseningfreCuencyourneyresolutionandve-locity.Thee
4、xperimentshowsthatthenewlinearPZTactuatorworksatahighfreCuencyof100~Zhighspeedof30mmminlargetravelabove10mmhighresolutionof0.05卜mandhighload100N.KeywordspieZoelectricactuatorstatorinitiativeanchoringlooseningstepactuatordouble-sidethinflexiblehingelargetravel收稿日期!2004-11-21"
5、修訂日期!2005-01-25.基金項目!國家863計劃資助No.2002AA42315066光學(xué)精密工程第13卷會伴隨著位移的減小圖1為壓電陶瓷疊1引言堆力特性曲線近年來隨著微納技術(shù)的迅猛發(fā)展在光學(xué)工程微電子制造航空航天技術(shù)超精密機械制造微機器人操作地震測量生物醫(yī)學(xué)及遺傳工程等技術(shù)領(lǐng)域的研究都迫切需要亞微米級微納米級的超精密1驅(qū)動傳統(tǒng)的驅(qū)動器技術(shù)功率-質(zhì)量比低必須遠(yuǎn)離驅(qū)動點安裝而且驅(qū)動器高速運轉(zhuǎn)后需要減速裝置變速致使傳動系統(tǒng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)累贅顯然傳統(tǒng)技術(shù)已不能滿圖1壓電陶瓷疊堆的力學(xué)特性2足工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的需求Fig.1Mechanicalprope
6、rtiesofpieZoelectric近年來國際上開始了壓電精密驅(qū)動技ceramicstackers術(shù)的研究壓電材料在驅(qū)動時具有納米級產(chǎn)生的最大力基本公式為的穩(wěn)定輸出位移精度并且壓電驅(qū)動線性好控制方便分辨率高頻率響應(yīng)好不發(fā)FmaxkKT>L0熱無磁干擾無噪聲等同時壓電驅(qū)動其中L0力為0時的最大位移量m器能實現(xiàn)體積小質(zhì)量輕大功率密度的特KT壓電陶瓷疊堆的剛度系數(shù)Nm實際應(yīng)用中常用下面公式點因此壓電型精密微驅(qū)動技術(shù)已成為國3KT內(nèi)外的重點研究方向FmaxeffkKT>L01_1KTK步進式工作原理是根據(jù)自然界某些爬其中L0無外部載荷時的最大位移量
7、m蟲類動物爬行的方法而提出的故稱為步KT壓電陶瓷疊堆的剛度系數(shù)Nm進式驅(qū)動機構(gòu)這種運動方式又稱為蠕動Ks外部接觸物體剛度系數(shù)Nm式inchworm在時序控制電壓信號的作2.2機械與結(jié)構(gòu)4用下則驅(qū)動裝置可實現(xiàn)定向運動2.2.1定子箝位體結(jié)構(gòu)現(xiàn)在國內(nèi)外對步進精密驅(qū)動器的研究本文研制的壓電直線驅(qū)動器整體結(jié)構(gòu)都取得了一定的進展但對超精密大行如圖2所示該結(jié)構(gòu)主要由定子箝位體和5程高速大載荷驅(qū)動器并未取得突破直線動子組成定子箝位體上安裝有箝位本文以一種新型的結(jié)構(gòu)研制出了這種性能動力壓電疊堆直線動子上安裝有驅(qū)動動優(yōu)越的驅(qū)動器力壓電疊堆通過各壓電陶瓷疊堆的協(xié)調(diào)
8、工作使直線動子在定子導(dǎo)向孔中運動2驅(qū)動器基本原理及結(jié)構(gòu)箝位機械結(jié)構(gòu)原理圖如圖3所示定子體固定不動壓電疊堆帶電伸長使薄壁2.1壓電陶瓷疊堆的力學(xué)特性鉸鏈
