一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)，屬于精密驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲電機(jī)(又可稱作壓電馬達(dá))是一種利用壓電元件的逆壓電效應(yīng)激發(fā)定子彈性體產(chǎn)生微幅高頻的超聲振動(dòng)，通過(guò)定子與動(dòng)子間的摩擦親合實(shí)現(xiàn)機(jī)械能輸出的微特電機(jī)。根據(jù)動(dòng)子的輸出形式不同，超聲電機(jī)可分為直線、旋轉(zhuǎn)與多自由度等幾種輸出類型。螺紋超聲電機(jī)作為目前諸多輸出類型超聲電機(jī)中的一種，其定子與動(dòng)子間主要采用螺紋副進(jìn)行傳動(dòng)，通過(guò)螺紋傳動(dòng)副實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)直線兩自由度運(yùn)動(dòng)的輸出。與其它類超聲電機(jī)相比，螺紋副超聲電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位精度高等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于精密驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]中國(guó)發(fā)明專利《超聲導(dǎo)螺桿電動(dòng)機(jī)》，授權(quán)公告號(hào)為CN1879232B，授權(quán)公告日為2010年04月07日，公開(kāi)了一種用于驅(qū)動(dòng)包含具有旋轉(zhuǎn)軸的螺紋軸和與其配合的螺紋螺母的螺紋軸組件的裝置，將螺紋螺母進(jìn)行超聲振動(dòng)導(dǎo)致螺紋軸沿著軸向方向同時(shí)旋轉(zhuǎn)并移動(dòng)，螺紋軸連接到將軸向力施加到螺紋軸的載荷；中國(guó)發(fā)明專利《螺紋式直線超聲電機(jī)》，申請(qǐng)公布號(hào)為CN 103036472A，申請(qǐng)公布日為2013年04月10日，公開(kāi)的一種螺紋式直線超聲電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，定子包括定子基體和粘貼在其上的縱振壓電片和扭振壓電片，定子基體為，在中空?qǐng)A柱體上切出均布的四個(gè)平面，用于粘貼縱振壓電片和扭振壓電片，縱振壓電片和扭振壓電片均對(duì)稱安裝，成對(duì)使用，轉(zhuǎn)子貫穿于定子，并通過(guò)轉(zhuǎn)子的外螺紋與定子上的兩個(gè)螺紋驅(qū)動(dòng)端的內(nèi)螺紋相配合，縱振壓電片和扭振壓電片在定子上激勵(lì)出縱振和扭振的復(fù)合振動(dòng)，使得定子螺紋驅(qū)動(dòng)端上的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，定子通過(guò)摩擦驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。
[0004]上述幾種實(shí)現(xiàn)方式的螺紋副驅(qū)動(dòng)型超聲電機(jī)，其雖能在壓電元件超聲振動(dòng)激勵(lì)下實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)直線運(yùn)動(dòng)輸出，但由于其定子與動(dòng)子間普遍采用單點(diǎn)接觸的驅(qū)動(dòng)方式，導(dǎo)致其存在運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性差、輸出力較小等技術(shù)問(wèn)題，嚴(yán)重制約了螺紋副驅(qū)動(dòng)型超聲電機(jī)的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決當(dāng)前螺紋副驅(qū)動(dòng)型超聲電機(jī)的定子與動(dòng)子間普遍采用單點(diǎn)接觸驅(qū)動(dòng)方式，導(dǎo)致其存在運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性差、輸出力較小等技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)，由自由梁振子、4η個(gè)它激式伸縮片和螺紋轉(zhuǎn)子組成;所述自由梁振子設(shè)置有4η個(gè)光滑外表面、內(nèi)旋合螺紋、光滑內(nèi)孔和2η個(gè)緊固錐孔，自由梁振子的4η個(gè)光滑外表面用于布置4η個(gè)它激式伸縮片，自由梁振子的內(nèi)旋合螺紋設(shè)置于自由梁振子的兩側(cè)自由端部，且自由梁振子兩側(cè)自由端部的內(nèi)旋合螺紋的旋合長(zhǎng)度相等，自由梁振子的光滑內(nèi)孔設(shè)置于自由梁振子兩側(cè)端部的內(nèi)旋合螺紋之間，且自由梁振子兩側(cè)自由端部?jī)?nèi)旋合螺紋的孔徑小于光滑內(nèi)孔的直徑，自由梁振子中相互間隔布置的2η個(gè)光滑外表面上均設(shè)置有2個(gè)緊固錐孔，其中布置于相互間隔的2η個(gè)光滑外表面上一側(cè)的2η個(gè)緊固錐孔位于同一圓周上，其余布置于相互間隔的2η個(gè)光滑外表面上另一側(cè)的2η個(gè)緊固錐孔位于另一圓周上，自由梁振子的2η個(gè)緊固錐孔用于自由梁振子的緊固安裝，其中η為大于等于2的正整數(shù);所述4η個(gè)它激式伸縮片均勻布置于自由梁振子中4η個(gè)光滑外表面的同一圓周上，且它激式伸縮片布置于自由梁振子中光滑外表面上的緊固錐孔之間；所述螺紋轉(zhuǎn)子設(shè)置有外旋合螺紋，螺紋轉(zhuǎn)子的外旋合螺紋與自由梁振子的內(nèi)旋合螺紋旋合連接;所述4η個(gè)它激式伸縮片中相互間隔布置的2η個(gè)它激式伸縮片構(gòu)成激振組Α，其余相互間隔布置的2η個(gè)它激式伸縮片構(gòu)成激振組B;所述自由梁振子的內(nèi)旋合螺紋和螺紋轉(zhuǎn)子的外旋合螺紋可為梯形螺紋、三角形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋或非標(biāo)螺紋;所述它激式伸縮片可為電致伸縮片、磁致伸縮片、光致伸縮片或熱致伸縮片。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)，通過(guò)施加超聲頻段內(nèi)的交流激勵(lì)電信號(hào)于它激式伸縮片，激發(fā)自由梁振子產(chǎn)生兩列含有多波長(zhǎng)的駐波振動(dòng)模態(tài)，利用振動(dòng)模態(tài)的疊加耦合，在自由梁振子與螺紋轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生包含多個(gè)波長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)行波，驅(qū)動(dòng)螺紋轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)輸出。本實(shí)用新型具有運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好、輸出力大等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在精密驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1所示為本實(shí)用新型提出的一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2所示為本實(shí)用新型提出的一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)的自由梁振子的剖視圖；
[0010]圖3所示為本實(shí)用新型提出的一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)的自由梁振子的側(cè)視圖；
[0011]圖4所示為本實(shí)用新型提出的一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)的螺紋轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1?圖4說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式提供了利用12個(gè)它激式伸縮片2進(jìn)行激振的一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)的具體實(shí)施方案。所述一種采用自由約束式大推力螺紋副驅(qū)動(dòng)型壓電馬達(dá)由自由梁振子1、12個(gè)它激式伸縮片2和螺紋轉(zhuǎn)子3組成。
[0013]所述自由梁振子I設(shè)置有12個(gè)光滑外表面1-1、內(nèi)旋合螺紋1-2、光滑內(nèi)孔1-3和6個(gè)緊固錐孔1-4，自由梁振子I的材料選為黃銅材料，自由梁振子I的12個(gè)光滑外表面1-1用于布置12個(gè)它激式伸縮片2，自由梁振子I的內(nèi)旋合螺紋1-2設(shè)置于自由梁振子I的兩側(cè)自由端部，且自由梁振子(I)兩側(cè)自由端部的內(nèi)旋合螺紋1-2的旋合長(zhǎng)度相等，自由梁振子I的內(nèi)旋合螺紋1-2的表面需研磨處