一种超声电机夹持定位装置及方法

技术领域

本发明属于夹持的技术领域，特别好是涉及一种超声电机夹持定位装置及方法。

背景技术

直线超声电机是一种新型微电机，它利用压电元件的逆压电效应和弹性体的超声振动，通过定子和动子之间的摩擦作用，把弹性体的微幅振动转换成动子的宏观直线运动，直接推动负载。它具有结构紧凑、低速大扭矩、响应快、定位精度高和电磁兼容性等优点，因此在航空航天、武器装备和精密驱动等领域有着广泛的应用前景。

直线超声电机定子的夹持状态是影响其的稳定性和输出效率的重要因素。目前直线超声电机夹持结构各种各样，并且如果设置不恰当，会产生多余的移动和转动，不能保证电机的正常运行，同时加工耗时、装配复杂，并且性能效果不理想。

发明内容

本发明设计了一种全新的超声电机夹持定位装置，结构简单易加工装配，提高了电机结构的稳定性，优化了以前的夹持装置，并且具有较好的力的输出。

本发明采用以下技术方案来实现：一种超声电机夹持定位装置，包括：

底座，用于支撑其他零部件；

Y轴滑动组件，沿Y轴向设置在底座的上表面；

柔性约束件，设置在所述底座的上表面；

电机基座，设置在Y轴滑动组件与柔性约束件之间；所述柔性约束件用于给超声电机提供不同的预压力，超声电机的微震动通过Y轴滑动组转换成宏观的直线运动。

在进一步的实施例中，

柔性约束件包括：

第一支架，竖向固定在所述底座上；

柔性约束架，套设于所述第一支架上；

连接件，依次穿过所述柔性约束架和第一支架；所述连接件与柔性约束架、第一支架之间通过内、外螺纹连接。

在进一步的实施例中，

所述Y轴滑动组件包括：

第二支架，竖向固定在所述底座上；

固定块，固定于所述第二支架上；

滑轨，过盈配合于所述固定块。

在进一步的实施例中，

还包括：

压电陶瓷片，八个；所述压电陶瓷片分别贴于所述电机基座两侧的四个顶角处。

在进一步的实施例中，

所述连接件为螺栓，

还包括：压缩弹簧，套设于螺栓的螺柱上，位于柔性约束架与螺帽之间。

在进一步的实施例中，

所述柔性约束架靠近电机基座的侧面设置有预留空间，所述预留空间用于容纳电机基座上的驱动足，并给驱动足提供了震动空间；

所述驱动足同时连接于Y轴滑动组件。

在进一步的实施例中，

还包括：

X轴滑动组件，设置在所述底座上；用于给柔性约束件提供滑动支撑力和导向。

在进一步的实施例中，

所述X轴滑动组件包括：

滑块，固定于所述柔性约束件；所述滑块的底面开设有滑槽

导轨，安装与所述底座上；所述导轨与所述滑槽为过盈配合；

所述滑槽的宽度大于所述导轨的宽度。

超声电机夹持定位装置的定位方法，具体包括以下步骤：在直线超声电机基体上两侧面各贴了四片压电陶瓷片，给压电陶瓷片通电，施加一定激励信号的电压，压电陶瓷片就会带动基体做伸缩震动，驱动足在预留空间内会产生椭圆运动轨迹的微幅震动。驱动足同时与Y轴滑动组件中的滑轨相连接，通过预压力装置，施加一定的预压力，直线超声电机就会通过接触摩擦力，将微观的震动转换为宏观的直线运动。

本发明的有益效果：本发明通过直线超声电机的高频振动来为动子滑块提供动力，具有较大的力的输出，并且具有高精度的定位功能。

本发明的工作原理：在直线超声电机基体上两侧面各贴了四片压电陶瓷片，给压电陶瓷片通电，施加一定激励信号的电压，压电陶瓷片就会带动基体做伸缩震动，驱动足在预留空间内会产生椭圆运动轨迹的微幅震动。驱动足同时与Y轴滑动组件中的滑轨相连接，通过预压力装置，施加一定的预压力，直线超声电机就会通过接触摩擦力，将微观的震动转换为宏观的直线运动。因为有接触摩擦力，该装置可以断电自锁，具有较大的推力，并且具有很高的定位精度。

附图说明

图1为一种超声电机夹持定位装置的结构示意图。

图2为一种超声电机夹持定位装置的主视图。

图3为一种超声电机夹持定位装置的俯视图。

图4为柔性约束架的结构示意图。

图5为电机基座的结构示意图。

图1至图5中的各标注为：底座1、电机基座2、第一支架3、固定块4、滑轨5、第二支架6、柔性约束架7、螺栓8、压缩弹簧9、压电陶瓷片10、驱动足11、预留空间12、滑块13、导轨14。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所要达到的目的是：增加超声电机的输出力的同时还要做到定位精准。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种超声电机夹持定位装置包括：底座1、电机基座2、第一支架3、固定块4、滑轨5、第二支架6、柔性约束架7、螺栓8、压缩弹簧9、压电陶瓷片10、驱动足11、预留空间12、滑块13、导轨14。

如图1所示，所述底座1用于支撑各种零部件。为了便于本实施例的描述定义底座1的长度方向为X轴向，宽度方向为Y轴向。

所述底座1的上表面设置有Y轴滑动组件和柔性约束件，所述Y轴滑动组件和柔性约束件之间设置有电机基座2。其中，所述Y轴滑动组件沿Y轴向设置。所述柔性约束件用于给超声电机提供不同的预压力，Y轴滑动组件将超声电机的微震动转换成宏观的直线运动。

优选的，所述柔性约束件包括：第一支架3，所述第一支架3竖直固定在所述底座1上，为了便于固定和使用，所述第一支架3选用L型支架，通过螺栓8或者焊接固定。还包括：柔性约束架7，套设在所述第一支架3上，为了不影响柔性约束架7在X轴向上的运动，故所述L型支架的底板与所述Y轴滑动组件背向设置。所述柔性约束架7是为了能够给电机基座2提供预应力，因此，还设置了连接件，所述连接件依次穿过柔性约束架7和第一支架3；所述连接件与柔性约束架7、第一支架3之间通过内、外螺纹连接。

优选的，在本实施例中，所述连接件为螺栓8，螺栓8包括螺纹柱，固定在所述螺纹柱一端面上的螺帽，为了便于调控柔性约束架所在的位置，便于回弹和压缩，所述螺纹柱上套设有压缩弹簧9，所述压缩弹簧9位于柔性约束架7与螺帽之间。

在本实施例中，所述柔性约束架7为顶部、底部均为敞口结构的移动框。

优选的，所述Y轴滑动组件的具体结构如下：包括固定在所述底座1上的第一支架3，为了便于固定和使用，所述第二支架6选用L型支架，并通过螺栓8或者焊接固定。在固定时为了不影响正常运行，所述L型支架的底板与所述Y轴滑动组件为背向设置。所述Y轴滑动组件还包括：固定在L型支架内侧壁上的固定块4，所述固定块4的内侧开设有滑槽，所述滑槽的内部设置有滑轨5。

所述电机基座2与Y轴滑动组件的连接关系如下：首先，电机基座2的两侧面的四个顶角处均贴合有压电陶瓷片10。电机基座2的顶角处设置有一体成型的驱动足11，所述驱动足11的一端与Y轴滑动组件中的滑轨5固定连接。

为了实现电机基座2与柔性约束架7之间的传动连接，故所述柔性约束架7(移动框)在靠近电机基座2的一侧面上设置有与所述驱动足11相对应的预留空间12，上述对应关系包含了位置关系和数量。所述预留空间12用于容纳电机基座2上的驱动足11，同时给驱动足11提供了震动空间，即在柔性约束架7的一侧形成可供驱动足再其内部震动且发生短距离位移的卡槽。

在上述结构中，柔性约束架7在螺栓8调节或者超声电机的作用下会在X轴方向发生短距离的移动，为了增加机构的稳定性，故本实施例还包括了X轴滑动组件，所述X轴滑动组件设置在底座1上，用于给柔性约束架7提供滑动支撑力和导向。

优选的，所述X轴滑动组件包括：滑块13和导轨14。所述滑块13固定在所述柔性约束架7(移动框)的底部。所述滑块13的底面开设有滑槽；导轨14，安装与所述底座1上；所述导轨14与所述滑槽为过盈配合；所述滑槽的宽度大于所述导轨14的宽度。

本发明的工作原理如下：在直线超声电机基体上两侧面各贴了四片压电陶瓷片10，给压电陶瓷片10通电，施加一定激励信号的电压，压电陶瓷片10就会带动基体做伸缩震动，驱动足11在预留空间12内会产生椭圆运动轨迹的微幅震动。驱动足11同时与Y轴滑动组件中的滑轨5相连接，通过预压力装置，施加一定的预压力，直线超声电机就会通过接触摩擦力，将微观的震动转换为宏观的直线运动。因为有接触摩擦力，该装置可以断电自锁，具有较大的推力，并且具有很高的定位精度。

上述过程中，预压力的设置是通过调节套有压缩弹簧9的螺栓8的位置来实现给超声电机提供不同的预压力。通过直线超声电机的高频振动来为动子滑块13提供动力，具有较大的力的输出，并且具有高精度的定位功能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。