一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置及其应用

摘要

一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置及其应用涉及电动旋转驱动领域，该装置包括：陶瓷环、连轴过度件、基板环和至少4个压电陶瓷马达；所述陶瓷环、连轴过度件固定连接，并通过定距工装与基板同轴安装；基板上表面设有马达安装面，压电陶瓷马达均布安装在基板马达安装面上，基板固定，压电陶瓷马达驱动陶瓷环旋转。本发明涉及的电动旋转驱动装置，其动力由压电陶瓷马达提供，压电陶瓷马达具有低速大转矩、大静态保持力矩、响应速度快、体积小重量轻、纳米量级分辨率以及无磁场干扰等优点，已在众多领域得到应用。

权利要求

1.一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置的应用，该装置包括：陶瓷环、连轴过度件、基板和至少4个压电陶瓷马达；所述陶瓷环、连轴过度件固定连接，并与基板同轴安装；基板上表面设有马达安装面，压电陶瓷马达均布安装在基板马达安装面上，基板固定，压电陶瓷马达驱动陶瓷环旋转；所述陶瓷环与连轴过度件通过环氧结构胶粘接；由定距工装控制所述陶瓷环与基板的同轴安装及压电陶瓷马达与陶瓷环接触的预紧量；其特征在于，所述应用包括如下步骤：步骤一：陶瓷环与连轴过度件通过环氧结构胶粘接，基板与定距工装连接后进行组合加工以保证定距工装能够控制安装在基板的压电陶瓷马达与陶瓷环之间的相对位置关系；

步骤二：将陶瓷环与连轴过度件的组合件试装到由机座、轴套、轴承、转轴、轴承内圈压盖和轴承外圈压盖组成的轴系中，调整完毕后配打连轴过度件与转轴间销钉；销钉配好后拆下陶瓷环与连轴过度件的组合件，并将陶瓷环与连轴过度件的组合件安装到组合加工后的基板和定距工装组合件中；

步骤三：在基板上安装压电陶瓷马达，由各个压紧工装将压电陶瓷马达压紧到定距工装与基板的相应面上，固定陶瓷环与连轴过度件的组合件与基板间的相对位置关系；固紧压电陶瓷马达后拆除各个压紧工装，将陶瓷环、连轴过度件与定距工装和基板与定距工装组合体安装到轴系中，由销钉复位；

步骤四：实测基板与机座安装面间距离，按测量尺寸修研装置修磨垫，而后拧紧基板安装螺钉；最后，拆除定距工装，完成旋转驱动装置的装配。

说明书

一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及电动旋转驱动领域，尤其涉及一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置及其应用。

背景技术

[0002] 传统的轴系或转动平台一般由直流电机或交流电机提供驱动力矩，直接或通过减速器带动负载实现旋转运动。当负载运动所需转矩较大时，需要提高系统输出转矩，有两种方案：方案1，选用大输出力矩电机直接驱动负载；方案2，在电机与负载间增加适当减速比的减速器来提高输出力矩。

[0003] 然而，上述两种方案都将增加系统重量。若直接增加电机输出力矩，则必须以增加电机重量来实现。对于传统电机，其输出力矩受制于电机关键参数设计、电机制造装配工艺及电机磁钢材料的选择，对于一定重量的电机，其输出力矩存在瓶颈，例如，对于1kg的电机，其连续堵转力矩仅可以达到1N·m左右；若在电机与负载间增加减速器，一方面，必然增加系统重量、占用更多空间，另一方面，增加减速器将给系统带来很多问题，例如转速降低、引入空回误差、传动效率低以及寿命受限等问题。

[0004] 对于航空、航天及一些军事应用等对系统轻量化要求苛刻的场合，上述两种方案都存在很大劣势。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置及其应用，其尺寸适当、集成化程度高、重量轻、输出力矩大、精度高。

[0006] 本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

[0007] 一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置的应用，该装置包括：陶瓷环、连轴过度件、基板和至少4个压电陶瓷马达；所述陶瓷环、连轴过度件固定连接，并与基板同轴安装；基板上表面设有马达安装面，压电陶瓷马达均布安装在基板马达安装面上，基板固定，压电陶瓷马达驱动陶瓷环旋转；所述陶瓷环与连轴过度件通过环氧结构胶粘接；由定距工装控制所述陶瓷环与基板的同轴安装及压电陶瓷马达与陶瓷环接触的预紧量；其特征在于，所述应用包括如下步骤：

[0008] 步骤一：陶瓷环与连轴过度件通过环氧结构胶粘接，基板与定距工装连接后进行组合加工以保证定距工装能够控制安装在基板的压电陶瓷马达与陶瓷环之间的相对位置关系；

[0009] 步骤二：将陶瓷环与连轴过度件的组合件试装到由机座、轴套、轴承、转轴、轴承内圈压盖和轴承外圈压盖组成的轴系中，调整完毕后配打连轴过度件与转轴间销钉；销钉配好后拆下陶瓷环与连轴过度件的组合件，并将陶瓷环与连轴过度件的组合件安装到组合加工后的基板和定距工装组合件中；

[0010] 步骤三：在基板上安装压电陶瓷马达，由各个压紧工装将压电陶瓷马达压紧到定距工装与基板的相应面上，固定陶瓷环与连轴过度件的组合件与基板间的相对位置关系；固紧压电陶瓷马达后拆除各个压紧工装，将陶瓷环、连轴过度件与定距工装和基板与定距工装组合体安装到轴系中，由销钉复位；

[0011] 步骤四：实测基板与机座安装面间距离，按测量尺寸修研装置修磨垫，而后拧紧基板安装螺钉；最后，拆除定距工装，完成旋转驱动装置的装配。

[0012] 本发明的有益效果是：本发明涉及的电动旋转驱动装置，其动力由压电陶瓷马达提供，压电陶瓷马达具有低速大转矩、大静态保持力矩、响应速度快、体积小重量轻、纳米量级分辨率以及无磁场干扰等优点，已在众多领域得到应用。本发明涉及的压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置，可以在基本不增加装置整体尺寸的情况下，通过增加马达个数以实现旋转驱动装置驱动力矩的增加，当采用4马达驱动时，其重量为1.1kg,其输出力矩可以达到2.5N.m；当采用8马达驱动时，其重量为1.5kg,其输出力矩则可以达到5N.m。

附图说明

[0013] 图1本发明一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置的轴侧图。

[0014] 图2本发明一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置的一种应用形式的结构主视图。

[0015] 图3本发明一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置的一种应用形式的结构剖视图。

[0016] 图4本发明一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置增加马达个数为8后的轴侧图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

[0018] 如1图和图2所示，一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置上设有连轴过度件115、陶瓷环116、定距工装112和连轴过度件固定螺钉113；陶瓷环116利用环氧结构胶粘接在连轴过度件115上，粘接过程中要求保证陶瓷环116外圆柱面与连轴过度件115圆柱面及端面的同轴与垂直度均优于0.01mm，胶完成固化后，陶瓷环116与连轴过度件115组合为本发明旋转驱动装置的组合件，组合件通过连轴过度件固定螺钉113安装在定距工装112上。

[0019] 一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置上设有基板108、定距工装固定螺钉114，通过定距工装固定螺钉114将基板108与定距工装112连接，装配前，要求基板108与定距工装112连接后进行组合加工以保证定距工装112能够控制压电陶瓷马达109与陶瓷环112之间的相对位置关系。

[0020] 一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置上设有压电陶瓷马达109、马达安装螺钉117、侧面压紧工装104、侧面压紧工装固定螺钉105、侧面压紧螺钉106，压电陶瓷马达109通过马达安装螺钉117固定于基板108上，侧面压紧工装104通过侧面压紧工装固定螺钉105安装于基板108上，侧面压紧螺钉106头部为球头，其旋入侧面压紧工装104中，由其螺钉球头将压电陶瓷马达109侧面顶紧在基板108的定位靠面108-1上。

[0021] 一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置上设有背部压紧工装101、背部压紧工装固定螺钉102、背部压紧螺钉103，背部压紧工装101通过背部压紧工装固定螺钉102固定于基板108上，背部压紧螺钉103头部为球头，其旋入背部压紧工装101中，由其螺钉球头顶紧压电马达109背部，将其前表面顶紧在定距工装112的定位靠面112-1上。

[0022] 一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置上设有装置修磨垫107、基板安装螺钉110、连轴螺钉111，装置修磨垫107用于调整本发明驱动轴与安装平面度垂直度，基板安装螺钉110用于将基板108固定在转动机构机座上，连轴螺钉111用于将连轴过度件115连接到转动轴系的转轴上，进而实现旋转驱动装置陶瓷环116与连轴过度件115组合件的固定。

[0023] 图3和图4是本发明一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置的一种应用形式结构图。

[0024] 该转动机构设有机座201、轴套202、轴承隔圈203、角接触轴承204、转轴205、轴承内圈压盖(转子驱动接口)206、轴承内圈压盖螺钉207、轴承外圈压盖208，轴套202镶嵌在机座201内，角接触轴承204由轴承隔圈203调整间隔沉于轴套202内，转轴205与角接触轴承204内环配合，轴承由轴承内圈压盖206、轴承内圈压盖螺钉207、轴承外圈压盖208实现预紧。基板108通过装置修磨垫107、基板安装螺钉110安装到机座201上，陶瓷环116与连轴过度件115组合件通过连轴螺钉111连接到轴承内圈压盖206上进而提供力矩驱动转轴205转动。

[0025] 图4是本发明一种压电陶瓷马达推动的旋转驱动装置增加马达个数为8后的结构图。其工作原理与4马达状态下的旋转驱动装置一致，在基本不增加装置整体尺寸的情况下，本发明实现了通过增加马达个数以达到增加旋转驱动装置驱动力矩的目的。

[0026] 最后对本发明安装到转动机构中的过程作进一步说明：首先，要求陶瓷环116与连轴过度件115胶结完成，同时要求基板108与定距工装112连接后进行组合加工以保证定距工装112能够控制压电陶瓷马达109与陶瓷环112之间的相对位置关系；而后，将陶瓷环116与连轴过度件115组合件试装到轴系中，利用杠杆表调整陶瓷环112轴向跳动与端面跳动优于0.01mm，调整完毕后配打连轴过度件115与轴承内圈压盖206间销钉；销钉配好后拆下陶瓷环116与连轴过度件115组合件，并将其安装到组合加工后的基板108和定距工装112组合件中；而后，安装压电陶瓷马达109，由各个压紧工装将4处马达压紧到定距工装112与基板108的相应面上，以保证旋转驱动装置陶瓷环116与连轴过度件115组合件与基板108间的相对位置关系；位置关系固定后，拆除各个压紧工装，将装置陶瓷环116与连轴过度件115组合件与基板108安装到转动机构中，由销钉复位；连轴螺钉111拧紧后，实测基板108与机座201安装面间距离，按测量尺寸修研装置修磨垫107，而后拧紧基板安装螺钉110；最后拆除定距工装112、连轴过度件固定螺钉113与定距工装固定螺钉114，完成旋转驱动装置的装配。