一种两次转动型压电旋转驱动器的制作方法

本发明涉及一种两次转动型压电旋转驱动器，属于微纳精密驱动技术领域。

背景技术：

伴随着精密超精密加工、电子学、生物技术、精密测量等领域的快速发展，对微纳米精密驱动技术的要求越来越高，各研究机构也在积极对大行程、高精度的压电驱动器进行研究。在现有大行程、高精度的压电驱动器中，通常可将驱动过程分为压电叠堆伸长阶段和压电叠堆回缩阶段，利用压电叠堆的缓慢伸长和快速回缩实现。在此过程中，只能通过压电叠堆伸长阶段实现驱动器的正向旋转驱动，压电叠堆回缩阶段无法使驱动器正向旋转，甚至会使驱动器回退，极大的降低了驱动器的输出效率。

技术实现要素：

为了在实现大行程、高精度的同时，提高驱动器的输出效率，本发明公开一种两次转动型压电旋转驱动器。

本发明通过以下技术方案实现：

一种两次转动型压电旋转驱动器，包括包括固定平台、压电叠堆、平行四边形柔性铰链a、旋转平台、底座、驱动柔性铰链、移动平台、平行四边形柔性铰链b、驱动圆环、固定支座、三角形微凸起；底座与固定支座一体加工，驱动圆环和旋转平台一体转配且安装在固定支座上，固定平台、驱动柔性铰链和移动平台一体加工，且通过固定平台固定安装在底座上；可改变与驱动圆环之间的正压力的平行四边形柔性铰链a、b对称布置与驱动圆环的外侧和内侧，且平行四边形柔性铰链a、b均在移动平台上；使旋转平台沿z轴转动时顺、逆时针摩擦系数不同的三角形微凸起设置于平行四边形柔性铰链a、b与驱动圆环的接触面处；在平行四边形柔性铰链a、b和三角形微凸起共同作用下，电信号激励压电叠堆的伸长/缩短的一个工作周期过程中，驱动圆环交替受到平行四边形柔性铰链a/b驱动，实现旋转平台的两次转动。

具体过程如下：压电叠堆伸长过程中，驱动圆环受到平行四边形柔性铰链a顺时针方向的摩擦力，大于受到平行四边形柔性铰链b的逆时针方向的摩擦力，使驱动圆环沿顺时针方向转动θ；压电叠堆缩短过程中，驱动圆环受到平行四边形柔性铰链b顺时针方向的摩擦力，大于受到平行四边形柔性铰链a逆时针方向的摩擦力，使驱动圆环继续沿顺时针方向转动β，完成与驱动圆环一体装配的旋转平台一个周期的两次转动。

所述的压电叠堆伸长变形过程中，移动平台沿x轴正方向运动，沿y轴负方向运动的平行四边形柔性铰链a与驱动圆环间的正压力大于沿y轴正方向运动的平行四边形柔性铰链b与驱动圆环间的正压力，由此产生的摩擦力驱动圆环顺时针转动；压电叠堆缩短变形过程中，移动平台沿x轴负方向运动，沿y轴负方向运动的平行四边形柔性铰链b与驱动圆环间的正压力大于沿y轴正方向运动的平行四边形柔性铰链a与驱动圆环间的正压力，由此产生的摩擦力驱动圆环继续顺时针转动。

所述的平行四边形柔性铰链a、b表面设置有三角形微凸起，三角形微凸起非中心对称形状，倾斜方向与平行四边形柔性铰链倾斜方向一致，使倾向侧的摩擦系数和正压力都大于另一侧；所述的驱动圆环内外表面设置的三角形微凸起分别与平行四边形柔性铰链b和平行四边形柔性铰链a表面设置的三角形微凸起互相配合；压电叠堆伸长/缩短过程中，驱动圆环交替受到平行四边形柔性铰链a/平行四边形柔性铰链b驱动，实现两次转动。

本发明的有益效果是：利用一个压电叠堆在一次工作周期内，使驱动器产生，两次转动，提高驱动器的输出效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1所示为本发明的整体结构示意图；

图2所示为本发明的内部俯视图；

图3所示为本发明的工作原理图；

图4所示为本发明的平行四边形柔性铰链a、b与驱动圆环接触面之间三角形微凸起放大图；

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图4所示，本实施方式提供一种两次转动型压电旋转驱动器的具体实施方案。所述的一种两次转动型压电旋转驱动器，包括包括固定平台(1)、压电叠堆(2)、平行四边形柔性铰链a(3)、旋转平台(4)、底座(5)、驱动柔性铰链(6)、移动平台(7)、平行四边形柔性铰链b(8)、驱动圆环(9)、固定支座(10)、三角形微凸起(11)；底座(5)与固定支座(10)一体加工，驱动圆环(9)和旋转平台(4)一体转配且安装在固定支座(10)上，固定平台(1)、驱动柔性铰链(6)和移动平台(7)一体加工，且通过固定平台(1)固定安装在底座(5)上；可改变与驱动圆环(9)之间的正压力的平行四边形柔性铰链a(3)、b(8)对称布置与驱动圆环(9)的外侧和内侧，且平行四边形柔性铰链a(3)、b(8)均在移动平台(7)上；使旋转平台(4)沿z轴转动时顺、逆时针摩擦系数不同的三角形微凸起(11)设置于平行四边形柔性铰链a(3)、b(8)与驱动圆环(9)的接触面处；在平行四边形柔性铰链a(3)、b(8)和三角形微凸起(11)共同作用下，电信号激励压电叠堆(2)的伸长/缩短的一个工作周期过程中，驱动圆环(9)交替受到平行四边形柔性铰链a(3)/b(8)驱动，实现旋转平台(4)的两次转动。

具体过程如下：压电叠堆(2)伸长过程中，驱动圆环(9)受到平行四边形柔性铰链a(3)顺时针方向的摩擦力，大于受到平行四边形柔性铰链b(8)的逆时针方向的摩擦力，使驱动圆环(9)沿顺时针方向转动θ；压电叠堆(2)缩短过程中，驱动圆环(9)受到平行四边形柔性铰链b(8)顺时针方向的摩擦力，大于受到平行四边形柔性铰链a(3)逆时针方向的摩擦力，使驱动圆环(9)继续沿顺时针方向转动β，完成与驱动圆环(9)一体装配的旋转平台(4)一个周期的两次转动。

所述的压电叠堆(2)伸长变形过程中，移动平台(7)沿x轴正方向运动，沿y轴负方向运动的平行四边形柔性铰链a(3)与驱动圆环(9)间的正压力大于沿y轴正方向运动的平行四边形柔性铰链b(8)与驱动圆环(9)间的正压力，由此产生的摩擦力驱动圆环(9)顺时针转动；压电叠堆(2)缩短变形过程中，移动平台(7)沿x轴负方向运动，沿y轴负方向运动的平行四边形柔性铰链b(8)与驱动圆环(9)间的正压力大于沿y轴正方向运动的平行四边形柔性铰链a(3)与驱动圆环(9)间的正压力，由此产生的摩擦力驱动圆环(9)继续顺时针转动。

所述的平行四边形柔性铰链a(3)、b(8)表面设置有三角形微凸起(11)，三角形微凸起(11)非中心对称形状，倾斜方向与平行四边形柔性铰链倾斜方向一致，使倾向侧的摩擦系数和正压力都大于另一侧；所述的驱动圆环(9)内外表面设置的三角形微凸起(11)分别与平行四边形柔性铰链b(8)和平行四边形柔性铰链a(3)表面设置的三角形微凸起(11)互相配合；压电叠堆(2)伸长/缩短过程中，驱动圆环(9)交替受到平行四边形柔性铰链a(3)/平行四边形柔性铰链b(8)驱动，实现两次转动。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种两次转动型压电旋转驱动器，包括固定平台(1)、压电叠堆(2)、平行四边形柔性铰链a(3)、旋转平台(4)、底座(5)、驱动柔性铰链(6)、移动平台(7)、平行四边形柔性铰链b(8)、驱动圆环(9)、固定支座(10)、三角形微凸起(11)。在平行四边形柔性铰链a(3)、b(8)和三角形微凸起(11)共同作用下，电信号激励压电叠堆(2)的伸长/缩短的一个工作周期内，驱动圆环(9)交替受到平行四边形柔性铰链a(3)/b(8)驱动，实现旋转平台(4)的两次转动，提高了驱动器的输出效率。

技术研发人员：董景石;刘畅;徐智;关志鹏;田大越;曹义;黄虎;范尊强;赵宏伟;杨志刚
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2019.01.30
技术公布日：2019.05.17