一种永磁控制式二自由度磁流变液压电驱动器转让专利

申请号 : CN201811247341.3

文献号 : CN109256981B

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法律信息:

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发明人 : 温建明鲍慧璐郁晨李建平聂子强虞付进

申请人 : 浙江师范大学

摘要 :

本发明涉及一种永磁控制式二自由度磁流变液压电驱动器,属压电精密驱动技术领域。顶部移动体底部装有直线导轨,驱动机构固定于直线导轨的滑块上,顶部移动体两侧底部装有滑块,直线导轨固定于两侧支撑块顶部,两侧支撑块与底部壳体和前后支撑块连接;摩擦块固定于驱动机构底部,浸置于磁流变液中,磁流变液置于磁流变液壳体中,磁流变液壳体由支撑块支撑,内部粘有密封条,支撑块固定于底部壳体;两侧支撑块、前后支撑块均装有调节块,调节块端部、底部壳体均粘有永磁块。优势特色:驱动器运行时主要摩擦形式为固体‑液体/固体‑类固体摩擦,摩擦、磨损小,驱动器可靠性高;驱动器可实现二自由度运动;摩擦可通过调节块的竖直位置进行调节,易于控制。

权利要求 :

1.一种永磁控制式二自由度磁流变液压电驱动器,其特征在于:顶部移动体(a)的底部装有直线导轨一(e101),直线导轨一(e101)上配有滑块一(e102),滑块一(e102)上装有驱动机构(c),顶部移动体(a)的两侧底部安装滑块二(e201)和滑块三(e301),与滑块二(e201)和滑块三(e301)配合的直线导轨二(e202)和直线导轨三(e302)固定于侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)的顶部,侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)与底部壳体(k)和前支撑块(m1)和后支撑块(m2)连接;驱动机构(c)周向均布四个压电振子:压电振子一(d1)、压电振子二(d2)、压电振子三(d3)、压电振子四(d4),压电振子一(d1)由压电晶片一(d102),基板一(d101)和质量块一(d103)组成,压电振子二(d2)由压电晶片二(d202),基板二(d201)和质量块二(d203)组成,压电振子三(d3)由压电晶片三(d302),基板三(d301)和质量块三(d303)组成,压电振子四(d4)由压电晶片四(d402),基板四(d401)和质量块四(d403)组成,摩擦块(i2)固定于驱动机构(c)的底部,浸置于磁流变液(i1)中,磁流变液(i1)置于磁流变液壳体(i3)中,磁流变液壳体(i3)内部靠近驱动机构(c)处粘有方形密封条(i5),磁流变液壳体(i3)由支撑块(i4)支撑,支撑块(i4)固定于底部壳体(k);侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)、前支撑块(m1)和后支撑块(m2)的四个侧面均装有横向布置、竖直距离可调的调节块一(h101)、调节块二(h201)、调节块三(h301)、调节块四(h401);调节块一(h101)、调节块二(h201)、调节块三(h301)、调节块四(h401)伸入侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)、前支撑块(m1)和后支撑块(m2)内侧的端部粘有永磁块一(h102)、永磁块二(h202)、永磁块三(h302)、永磁块四(h402),底部壳体(k)上亦粘有永磁块五(h103)、永磁块六(h203)、永磁块七(h303)、永磁块八(h403),永磁块五(h103)位于支撑块(i4)左侧,永磁块六(h203)位于支撑块(i4)右侧,永磁块七(h303)位于支撑块(i4)后侧,永磁块八(h403)位于支撑块(i4)前侧。

说明书 :

一种永磁控制式二自由度磁流变液压电驱动器

技术领域:

[0001] 本发明属于压电精密驱动技术领域,具体涉及一种永磁控制式二自由度磁流变液压电驱动器。背景技术:
[0002] 近年来随着微纳米技术的迅猛发展,压电惯性驱动器在超精密微细加工与测量技术、微机电系统、纳米科技、半导体制造、现代医学与生物遗产工程、航空航天技术等领域存在广泛的应用。现今的压电惯性驱动器通过惯性力和摩擦力的配合实现驱动,而摩擦形式为固体-固体摩擦,固体-固体摩擦与接触表面微观结构、表面磨损情况有关,是一种复杂、不可预测的能量损耗形式,因此,固体-固体摩擦会影响驱动器整体性能。而磁流变液是一种智能型流体,在磁场作用下与宾汉流体类似,磁流变液中磁性颗粒形成磁链,流体粘度会明显增加,存在屈服应力,在应力达到屈服应力之前,磁流变液类似于固体,不会破坏磁链而产生流动,达到屈服应力之后,磁流变液中磁链将被破坏而产生流动,其屈服应力能通过磁场的改变精确控制。在压电精密驱动领域,磁流变液的引入所带来的固体-液体/固体-类固体的摩擦形式是一种十分新颖有效的技术手段,它使摩擦力适中且可调,磨损小,并能提高驱动器性能,扩大驱动器应用范围。发明内容:
[0003] 针对现有惯性压电驱动器固体-固体摩擦导致的摩擦、磨损大,可靠性不高,驱动能力有限等问题,本发明提出一种永磁控制式二自由度磁流变液压电驱动器。本发明采用的实施方案是:顶部移动体(a)的底部装有直线导轨一(e101),直线导轨一(e101)上配有滑块一(e102),滑块一(e102)上装有驱动机构(c),顶部移动体(a)的两侧底部安装滑块二(e201)和滑块三(e301),与滑块二(e201)和滑块三(e301)配合的直线导轨二(e202)和直线导轨三(e302)固定于侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)的顶部,侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)与底部壳体(k)和前支撑块(m1)和后支撑块(m2)连接;驱动机构(c)周向均布四个压电振子:压电振子一(d1)、压电振子二(d2)、压电振子三(d3)、压电振子四(d4),压电振子一(d1)由压电晶片一(d102),基板一(d101)和质量块一(d103)组成,压电振子二(d2)由压电晶片二(d202),基板二(d201)和质量块二(d203)组成,压电振子三(d3)由压电晶片三(d302),基板三(d301)和质量块三(d303)组成,压电振子四(d4)由压电晶片四(d402),基板四(d401)和质量块四(d403)组成,压电振子一(d1)通过短夹持块一(b1)固定于驱动机构(c),压电振子二(d2)通过短夹持块二(b2)固定于驱动机构(c),压电振子三(d3)通过短夹持块三(b3)固定于驱动机构(c),压电振子四(d4)通过短夹持块四(b4)固定于驱动机构(c);摩擦块(i2)固定于驱动机构(c)的底部,浸置于磁流变液(i1)中,磁流变液(i1)置于磁流变液壳体(i3)中,磁流变液壳体(i3)内部靠近驱动机构(c)处粘有方形密封条(i5),磁流变液壳体(i3)由支撑块(i4)支撑,支撑块(i4)固定于底部壳体(k);侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)、前支撑块(m1)和后支撑块(m2)的四个侧面均装有横向布置、竖直距离可调的调节块一(h101)、调节块二(h201)、调节块三(h301)、调节块四(h401);调节块一(h101)、调节块二(h201)、调节块三(h301)、调节块四(h401)伸入侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)、前支撑块(m1)和后支撑块(m2)内侧的端部粘有永磁块一(h102)、永磁块二(h202)、永磁块三(h302)、永磁块四(h402),底部壳体(k)上亦粘有永磁块五(h103)、永磁块六(h203)、永磁块七(h303)、永磁块八(h403),永磁块五(h103)位于支撑块(i4)左侧,永磁块六(h203)位于支撑块(i4)右侧,永磁块七(h303)位于支撑块(i4)后侧,永磁块八(h403)位于支撑块(i4)前侧。
[0004] 本发明中,该类驱动器摩擦、磨损小,可靠性高。
[0005] 优势与特色:①驱动器运行时主要摩擦形式为固体-液体/固体-类固体摩擦,摩擦、磨损小,驱动器可靠性高;②驱动器驱动机构可随着顶部移动体底部直线导轨上的滑块沿平行纸面的方向运动,亦可随着顶部移动体两侧底部的滑块沿垂直纸面的方向运动,因此,该驱动器能实现二自由度的运动;③驱动器运行时摩擦力可通过永磁块之间的距离,即调节块的竖直位置进行调节,控制简便。附图说明:
[0006] 图1是本发明一个较佳实施例中的主视图;
[0007] 图2是从图1的角度进行观察,进行A-A面水平剖切后的剖视图;
[0008] 图3是从图1的角度进行观察,进行B-B面水平剖切后的剖视图;
[0009] 图4是从图1的角度进行观察,进行C-C面水平剖切后的剖视图;
[0010] 图5是从图1的角度进行观察,进行D-D面水平剖切后的剖视图。具体实施方式:
[0011] 顶部移动体(a)的底部装有直线导轨一(e101),直线导轨一(e101)上配有滑块一(e102),滑块一(e102)上装有驱动机构(c),顶部移动体(a)的两侧底部安装滑块二(e201)和滑块三(e301),与滑块二(e201)和滑块三(e301)配合的直线导轨二(e202)和直线导轨三(e302)固定于侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)的顶部,侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)与底部壳体(k)和前支撑块(m1)和后支撑块(m2)连接;驱动机构(c)周向均布四个压电振子:压电振子一(d1)、压电振子二(d2)、压电振子三(d3)、压电振子四(d4),压电振子一(d1)由压电晶片一(d102),基板一(d101)和质量块一(d103)组成,压电振子二(d2)由压电晶片二(d202),基板二(d201)和质量块二(d203)组成,压电振子三(d3)由压电晶片三(d302),基板三(d301)和质量块三(d303)组成,压电振子四(d4)由压电晶片四(d402),基板四(d401)和质量块四(d403)组成。压电振子一(d1)通过短夹持块一(b1)固定于驱动机构(c),压电振子二(d2)通过短夹持块二(b2)固定于驱动机构(c),压电振子三(d3)通过短夹持块三(b3)固定于驱动机构(c),压电振子四(d4)通过短夹持块四(b4)固定于驱动机构(c);摩擦块(i2)固定于驱动机构(c)的底部,浸置于磁流变液(i1)中,磁流变液(i1)置于磁流变液壳体(i3)中,磁流变液壳体(i3)内部靠近驱动机构(c)处粘有方形密封条(i5),磁流变液壳体(i3)由支撑块(i4)支撑,支撑块(i4)固定于底部壳体(k);侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)、前支撑块(m1)和后支撑块(m2)的四个侧面均装有横向布置、竖直距离可调的调节块一(h101)、调节块二(h201)、调节块三(h301)、调节块四(h401);调节块一(h101)、调节块二(h201)、调节块三(h301)、调节块四(h401)伸入侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)、前支撑块(m1)和后支撑块(m2)内侧的端部粘有永磁块一(h102)、永磁块二(h202)、永磁块三(h302)、永磁块四(h402),底部壳体(k)上亦粘有永磁块五(h103)、永磁块六(h203)、永磁块七(h303)、永磁块八(h403),永磁块五(h103)位于支撑块(i4)左侧,永磁块六(h203)位于支撑块(i4)右侧,永磁块七(h303)位于支撑块(i4)后侧,永磁块八(h403)位于支撑块(i4)前侧。
[0012] 本发明中,该类驱动器摩擦、磨损小,可靠性高。