1.本发明涉及精密驱动技术领域，尤其涉及一种压电粘滑驱动平台。
背景技术：2.具有微纳米定位精度的压电驱动技术是精密光学系统、微纳米制造、生物医疗工程、精密科学仪器等领域的支撑性技术之一。其中，基于粘滑驱动原理的压电驱动器因具有结构简单、精度高、行程大和无电磁干扰等特点得到了广泛应用。
3.粘滑驱动是以摩擦理论为基础的典型驱动方式。由于压电材料的出现和良好的响应特性，把粘滑原理得以应用到驱动工作中。粘滑驱动机理的本质是利用最大静摩擦力和滑动摩擦力之间的差异控制被驱动物体产生位移。基于压电陶瓷的粘滑驱动方式是利用压电陶瓷的逆压电效应激发定子产生缓慢与快速交替的运动变形，使得定子与动子处于“粘”和“滑”两种运动状态，在摩擦力作用下带动物体运动来实现微位移的一种微型驱动机构，有时也被人们称为惯性粘滑驱动。
4.传统的压电粘滑驱动器以驱动滑轨进行加工，以滑块与滑轨之间的摩擦力与惯性力进行驱动。由于其摩擦面为水平面，产生摩擦力的压力为竖直方向，在该方向上仅有十字交叉滚子轴承受力，整体稳定性差，对轴承的要求高，且在负载较大的情况下即所需求的摩擦力较大时是十分不利的；无法对摩擦力进行调节，难以适用不同的应用场景；另外，滑块与滑轨采用上下面接触，整体结构厚，降低其应用性。
技术实现要素：5.针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种压电粘滑驱动平台。
6.为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
7.一种压电粘滑驱动平台，包括：
8.底座；
9.固定部，设置于所述底座上；
10.滑动件，所述滑动件的水平两侧部分别与所述固定部的水平两侧部滑动配合；
11.压电粘滑驱动器，限位于所述底座，所述压电粘滑驱动器的水平两侧部与所述滑动件的水平两侧部相抵接，当所述压电粘滑驱动器变形时，通过所述压电粘滑驱动器的水平两侧部与所述滑动件的水平两侧部之间的摩擦力，使得所述压电粘滑驱动器带动所述滑动件沿所述固定部运动。
12.作为本发明的进一步改进，所述固定部包括相对设置的两个固定件，所述滑动件的水平两侧外部分别与两个所述固定件的内侧部滑动配合，所述压电粘滑驱动器位于所述滑动件内，所述压电粘滑驱动器的水平两侧外部与所述滑动件的水平两侧内部相抵接。
13.作为本发明的进一步改进，所述压电粘滑驱动器包括外框、内框和压电陶瓷，所述内框设于所述外框内且一端与所述外框相连接，所述内框的中部限位于所述底座，所述压电陶瓷设于所述内框的一端内且能够分别向所述外框、内框的中部传递作用力，所述内框
的另一端与所述内框的中部弹性连接。
14.作为本发明的进一步改进，所述内框的另一端与所述外框之间具有间隙，所述外框与所述内框的另一端之间设置有第一调节螺钉。
15.作为本发明的进一步改进，所述外框设置有第二调节螺钉，所述第二调节螺钉与所述压电陶瓷相接触。
16.作为本发明的进一步改进，所述外框包括相对设置的两个第一侧板、连接两个所述第一侧板的两个弹性臂，所述弹性臂呈向外凸出的弧形。
17.作为本发明的进一步改进，所述内框包括相对设置的两个第二侧板、连接两个所述第二侧板的第三侧板、设于两个所述第二侧板之间的支座和至少一个弹性梁，所述至少一个弹性梁连接在所述第三侧板与所述支座之间。
18.作为本发明的进一步改进，所述底座上设置有限位块，所述限位块伸入所述支座内。
19.作为本发明的进一步改进，所述滑动件的水平两侧外部分别与两个所述固定件的内侧部均配合有交叉滚子轴承。
20.作为本发明的进一步改进，所述滑动件内部中空，所述滑动件沿运动方向的一端封闭、另一端开口。
21.本发明的有益效果是：
22.(1)将原有的利用上下面接触而作用在滑轨上的摩擦力转到滑动件的水平两侧，使得摩擦面从原有的水平面转换为竖直面，由此消除了原有的竖直方向的压力，在较大程度上减小了滚子轴承所承受的压力，使得整体稳定性得到提升，极大地增强了运动的稳定性与可靠性。
23.(2)滑动件采用开口设计，使得在宏观层面总体的行程得到了较大的提升。
24.(3)通过各部分的结合设计，使得整体更薄，提高了其应用性，对接下来进行将光栅尺集成进去有十分便利的优势。
25.(4)该结构两侧可以承受更大的压力，在工作过程中可以实现更大的输出力，也就是能够应用更大的负载，同时在更大的负载的情况下也能确保运动的稳定性和可靠性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明的优选实施例的立体图；
28.图2为本发明的优选实施例的俯视图；
29.图3为本发明的优选实施例的左视图；
30.图4为本发明的优选实施例的主视图；
31.图5为本发明的优选实施例的运动状态图；
32.图中：10、底座，101、限位块，20、固定件，30、滑动件，301、v型滚道，302、滑轨，303、连接板，40、压电粘滑驱动器，401、外框，402、内框，403、压电陶瓷，404、垫片，408、第一侧
板，409、弹性臂，411、第二侧板，412、第三侧板，413、支座，414、弹性梁，415、第一梁，416、第二梁，417、第三梁，418、第四梁，419、第五梁，50、第一调节螺钉，60、第二调节螺钉，70、交叉滚子轴承。
具体实施方式
33.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
34.请参阅图1-图4，本技术实施例公开了一种压电粘滑驱动平台，包括：底座10；固定部，设置于底座10上；滑动件30，滑动件30的水平两侧部分别与固定部的水平两侧部滑动配合，滑动件30能够沿固定部水平运动；压电粘滑驱动器40，限位于底座10，压电粘滑驱动器40的水平两侧部与滑动件30的水平两侧部相抵接，当压电粘滑驱动器40变形时，通过压电粘滑驱动器40的水平两侧部与滑动件30的水平两侧部之间的摩擦力，使得压电粘滑驱动器40带动滑动件30沿固定部运动。本发明将原有的利用上下面接触而作用在滑轨上的摩擦力转到滑动件30的水平两侧，使得摩擦面从原有的水平面转换为竖直面，由此消除了原有的竖直方向的压力，使得整体稳定性得到提升，极大地增强了运动的稳定性与可靠性；该结构两侧可以承受更大的压力，也就是应用较大的负载的情况下，更为有利，在工作过程中可以实现更大的输出力；同时通过各部件结构的配合，使得整体更薄，提高了其应用性，对接下来将光栅尺集成进去有十分便利的优势。
35.在本实施例中，固定部包括相对设置的两个固定件20，滑动件30的水平两侧外部分别与两个固定件20的内侧部滑动配合，压电粘滑驱动器40位于滑动件30内，压电粘滑驱动器40的水平两侧外部与滑动件30的水平两侧内部相抵接，结构简便，同时进一步提升了运动的稳定性。具体地，固定件20通过紧固螺钉(图中未示出)固定在底座10上。
36.在本实施例中，压电粘滑驱动器40包括外框401、内框402和压电陶瓷403，内框402设于外框401内且一端与外框401相连接，内框402的中部限位于底座10，压电陶瓷403设于内框402的一端内且能够分别向内框402的中部、外框401传递作用力，内框402的另一端与内框402的中部弹性连接。当压电陶瓷403在通电作用下开始伸长时，压电陶瓷403分别对内框402的中部、外框401产生压力，但由于内框402的中部限位于底座10，压电陶瓷403进行缓慢伸长，推动外框401，外框401拉动内框402运动，并且外框401与滑动件30之间存在摩擦作用，此时为静摩擦力，于是外框401带动滑动件30一起运动。
37.具体地，内框402的另一端与外框401之间具有间隙，外框401与内框402的另一端之间设置有第一调节螺钉50。由于设置第一调节螺钉50，当第一调节螺钉50进给时，外框401的最外侧轮廓发生形变，向外扩张，增大对滑动件30的两个内侧面的压力，从而增大摩擦力；反之，当第一调节螺钉50退步时，外框401的最外侧轮廓发生形变，向内收缩，减小对滑动件30的两个内侧面的压力，从而减小摩擦力。由此，实现摩擦力的调节，便于使输出性能达到最优，提高运动效率。
38.外框401设置有第二调节螺钉60，第二调节螺钉60与压电陶瓷403相接触。通过设
置第二调节螺钉60，实现压电陶瓷403的预紧力调节，从而便于将压电陶瓷403的形变力传递给外框401，且调节方便快捷，同时方便压电陶瓷403的安装，提高工作效率。
39.为了避免对压电陶瓷403的损伤，优选内框402内设置有垫片404，垫片404分别与压电陶瓷403、第二调节螺钉60相接触，通过第二调节螺钉60的进给和退步，进而调节垫片404前进和后退，实现压电陶瓷403的预紧力调节。
40.在本实施例中，外框401包括相对设置的两个第一侧板408、连接两个第一侧板408的两个弹性臂409，两个弹性臂409相对设置，弹性臂409呈向外凸出的弧形，在进行摩擦力调节的时候使应力分布较为均匀，不会造成应力集中而使弹性臂409遭到损坏，提高使用寿命，降低成本和工作效率。具体地，第一侧板408与弹性臂409一体成型连接，提高外框401的稳固性，同时便于弹性臂409相对第一侧板408产生形变。
41.在本实施例中，内框402包括相对设置的两个第二侧板411、连接两个第二侧板411的第三侧板412、设于两个第二侧板411之间的支座413和至少一个弹性梁414，至少一个弹性梁414连接在第三侧板412与支座413之间。具体地，两个第二侧板411均与其中一个第一侧板408相连接，第一侧板408、第二侧板411和第三侧板412能够一起运动。具体地，压电陶瓷403与支座413相接触，由于支座413限位于底座10，支座413被固定住，当压电陶瓷402通电伸长时，压电陶瓷403推动其中一个第一侧板408，第一侧板408带动第二侧板411和第三侧板412压缩弹性梁414。
42.更具体地，第二侧板411分别与第一侧板408、第三侧板412一体成型连接，提高结构的稳固性，同时便于第一侧板408运动时快速带动第二侧板411运动，第二侧板411带动第三侧板412压缩弹性梁414运动，提高运动的顺畅性。更具体地，弹性梁414分别与支座413、第三侧板412一体成型连接。
43.优选弹性梁414为折叠梁，不但结构紧凑，且在有足够的刚性情况下，同时具有一定的柔性，在受力发生时能获得较大的形变，同时在卸去力的时候能够具有较好的回复能力。具体地，弹性梁414包括依次相连接的第一梁415、第二梁416、第三梁417、第四梁418和第五梁419，第一梁415与第三侧板412垂直连接，第三梁417分别与第二梁416、第四梁418垂直连接，第五梁415与支座413垂直连接。
44.在本实施例中，底座10上设置有限位块101，限位块101伸入支座413内，通过限位块101限位支座413。具体地，限位块101沿运动方向延伸，抗剪切力好，提高运动的顺畅性。
45.优选滑动件30的水平两侧外部分别与两个固定件20的内侧部均配合有交叉滚子轴承70，滑动件30、固定件20与交叉滚子轴承70相配合形成滚子导轨，能够承受上下左右的力，提高运动的稳定性。本实施例的交叉滚子轴承70采用圆柱滚子，但并不局限于圆柱滚子，也可以采用球形滚子。
46.本实施例中，滑动件30内部中空，滑动件30沿运动方向的一端封闭、另一端开口。滑动件30采用开口设计，使得在宏观层面总体的行程得到了较大的提升。具体地，滑动件30包括两个带v型滚道301的滑轨302以及连接两个滑轨302的连接板303。更具体地，滑轨302与连接板303一体成型连接，提高滑动件30的稳固性及滑动件30滑动的稳定性。
47.本发明在使用时，当压电陶瓷403在通电作用下开始伸长也就是做步进运动时，由于与压电陶瓷403一侧接触的支座413被限位在底座10上，因此，压电陶瓷403的一侧被止挡住，压电陶瓷403进行缓慢伸长，压电陶瓷403朝垫片404挤压，垫片404再推动其中一个第一
侧板408，其中一个第一侧板408通过第二侧板411拉动第三侧板412压缩弹性梁414，弹性梁414受力发生弹性形变，同时其中一个第一侧板408拉动两个弹性臂409，使得压电粘滑驱动器40的两个弹性臂409发生运动，由于两个弹性臂409与滑动件30存在摩擦力作用，此时为静摩擦力，于是压电粘滑驱动器40带动滑动件30一起进行运动，从而实现驱动作用；
48.当压电陶瓷403进行快退也就是回复运动时，即压电陶瓷403进行快速收缩，直至初始状态，此时弹性梁414也不再受外力，弹性形变开始释放，且回复至原状态，同时因为弹性梁414具有一定的刚度，将会以较快的速度进行运动，使得压电粘滑驱动器40的两个弹性臂409也会发生快速的运动，而滑动件30由于惯性将会停留在原位置，因此与压电粘滑驱动器40的两个弹性臂409发生滑动，摩擦形式由静摩擦变为滑动摩擦，从而实现压电运动。
49.至此压电运动进行完一个步长，如图5所示，通过对压电陶瓷403施加锯齿波电压，得到宏观上的运动，其是由多个步长进行叠加而得到的。
50.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
51.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
技术特征：1.一种压电粘滑驱动平台，其特征在于，包括：底座；固定部，设置于所述底座上；滑动件，所述滑动件的水平两侧部分别与所述固定部的水平两侧部滑动配合；压电粘滑驱动器，限位于所述底座，所述压电粘滑驱动器的水平两侧部与所述滑动件的水平两侧部相抵接，当所述压电粘滑驱动器变形时，通过所述压电粘滑驱动器的水平两侧部与所述滑动件的水平两侧部之间的摩擦力，使得所述压电粘滑驱动器带动所述滑动件沿所述固定部运动。2.根据权利要求1所述的压电粘滑驱动平台，其特征在于，所述固定部包括相对设置的两个固定件，所述滑动件的水平两侧外部分别与两个所述固定件的内侧部滑动配合，所述压电粘滑驱动器位于所述滑动件内，所述压电粘滑驱动器的水平两侧外部与所述滑动件的水平两侧内部相抵接。3.根据权利要求2所述的压电粘滑驱动平台，其特征在于，所述压电粘滑驱动器包括外框、内框和压电陶瓷，所述内框设于所述外框内且一端与所述外框相连接，所述内框的中部限位于所述底座，所述压电陶瓷设于所述内框的一端内且能够分别向所述外框、内框的中部传递作用力，所述内框的另一端与所述内框的中部弹性连接。4.根据权利要求3所述的压电粘滑驱动平台，其特征在于，所述内框的另一端与所述外框之间具有间隙，所述外框与所述内框的另一端之间设置有第一调节螺钉。5.根据权利要求3或4所述的压电粘滑驱动平台，其特征在于，所述外框设置有第二调节螺钉，所述第二调节螺钉与所述压电陶瓷相接触。6.根据权利要求5所述的压电粘滑驱动平台，其特征在于，所述外框包括相对设置的两个第一侧板、连接两个所述第一侧板的两个弹性臂，所述弹性臂呈向外凸出的弧形。7.根据权利要求4所述的压电粘滑驱动平台，其特征在于，所述内框包括相对设置的两个第二侧板、连接两个所述第二侧板的第三侧板、设于两个所述第二侧板之间的支座和至少一个弹性梁，所述至少一个弹性梁连接在所述第三侧板与所述支座之间。8.根据权利要求7所述的压电粘滑驱动平台，其特征在于，所述底座上设置有限位块，所述限位块伸入所述支座内。9.根据权利要求2所述的压电粘滑驱动平台，其特征在于，所述滑动件的水平两侧外部分别与两个所述固定件的内侧部均配合有交叉滚子轴承。10.根据权利要求1或2所述的压电粘滑驱动平台，其特征在于，所述滑动件内部中空，所述滑动件沿运动方向的一端封闭、另一端开口。
技术总结本发明公开了一种压电粘滑驱动平台，包括：底座；固定部，设置于底座上；滑动件，滑动件的水平两侧部分别与固定部的水平两侧部滑动配合；压电粘滑驱动器，限位于底座，压电粘滑驱动器的水平两侧部与滑动件的水平两侧部相抵接，当压电粘滑驱动器变形时，通过压电粘滑驱动器的水平两侧部与滑动件的水平两侧部之间的摩擦力，使得压电粘滑驱动器带动滑动件沿固定部运动。本发明使得摩擦面转换为竖直面，消除了原有的竖直方向的压力，使得整体稳定性得到提升，极大地增强了运动的稳定性与可靠性；在宏观层面总体的行程得到了较大的提升；整体更薄；该结构两侧可以承受更大的压力，在工作过程中可以实现更大的负载。过程中可以实现更大的负载。过程中可以实现更大的负载。
技术研发人员：陈立国 武灏 赵林峰 潘磊 刘雨墨
受保护的技术使用者：苏州迪纳精密设备有限公司
技术研发日：2022.04.11
技术公布日：2022/7/5
