一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機，屬于精密驅(qū)動與傳動的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲電機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，通過定子與動子間的摩擦耦合實現(xiàn)機械能輸出的微特電機。根據(jù)動子的輸出形式不同，超聲電機可分為直線、旋轉(zhuǎn)與多自由度等幾種輸出類型。螺紋超聲電機作為目前諸多輸出類型超聲電機中的一種，其定子與動子間主要采用螺紋副進行傳動，通過螺紋傳動副實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)直線兩自由度運動的輸出。與其它類超聲電機相比，螺紋副超聲電機具有結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高等優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于精密驅(qū)動與傳動的技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]中國發(fā)明專利《一種螺紋式空心旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機》，授權(quán)公告號為CN102751906B，授權(quán)公告日為2015年01月14日，公開的一種螺紋式空心旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機，其用于調(diào)節(jié)光闌，光闌包括光闌定圈和設(shè)有連桿的光闌動圈，該發(fā)明包括底座、壓電陶瓷片、摩擦材料層、阻尼材料層以及均沿軸線空心設(shè)置的定子軸和轉(zhuǎn)子軸；中國發(fā)明專利《直線旋轉(zhuǎn)耦合輸出型壓電驅(qū)動裝置》，授權(quán)公告號為CN 103219916B，授權(quán)公告日為2015年07月29日，公開的一種直線旋轉(zhuǎn)耦合輸出型壓電驅(qū)動裝置，包括堆疊安裝座、圓柱銷、壓電堆疊、應(yīng)變片、殷鋼片、鋼珠、耦合輸出構(gòu)件和輸出軸，壓電堆疊側(cè)面貼應(yīng)變片，底面與堆疊安裝座粘接，頂面粘殷鋼片并與輸出軸球窩內(nèi)鋼珠接觸，耦合輸出構(gòu)件頂部與輸出軸過盈嵌套，底部與堆疊安裝座間用圓柱銷定位和緊定螺釘固定，壓電堆疊施加電壓后，推動輸出軸和耦合輸出構(gòu)件頂部一起沿軸向伸長，由于耦合輸出構(gòu)件的變形耦合特性，其頂部和輸出軸將同時繞軸向旋轉(zhuǎn)一定角度，且該角度與軸向伸長量成正比。
[0004]上述幾種實現(xiàn)方式的螺紋超聲電機，雖能在壓電元件超聲振動激勵下實現(xiàn)機械運動輸出，但由于其輔助連接件較多，故存在結(jié)構(gòu)復雜、難于微型化等問題，嚴重制約了螺紋超聲電機的進一步應(yīng)用與發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決當前螺紋超聲電機普遍存在結(jié)構(gòu)復雜、難于微型化等技術(shù)問題，本實用新型公開一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機，由自由梁結(jié)構(gòu)彈性體、輸出軸和壓電陶瓷片組成;所述自由梁結(jié)構(gòu)彈性體采用自由梁結(jié)構(gòu)，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體設(shè)置有連接內(nèi)螺紋、4個光滑平面、過渡光孔和緊固安裝孔，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體的兩側(cè)端部均設(shè)置有連接內(nèi)螺紋，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體兩側(cè)端部的連接內(nèi)螺紋的旋合長度相同，且自由梁結(jié)構(gòu)彈性體兩側(cè)端部連接內(nèi)螺紋的旋合長度小于自由梁結(jié)構(gòu)彈性體兩側(cè)端部到緊固安裝孔之間的距離，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體的連接內(nèi)螺紋表面研磨處理，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體的過渡光孔設(shè)置于自由梁結(jié)構(gòu)彈性體兩側(cè)端部的連接內(nèi)螺紋之間，且自由梁結(jié)構(gòu)彈性體的過渡光孔孔徑大于連接內(nèi)螺紋的孔徑，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體4個光滑平面上均設(shè)置有2個緊固安裝孔，其中布置于4個光滑平面一側(cè)的4個緊固安裝孔位于同一圓周上，其余布置于4個光滑平面另一側(cè)的4個緊固安裝孔位于另一圓周上，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體的緊固安裝孔用于實現(xiàn)自由梁結(jié)構(gòu)彈性體的緊固安裝;所述輸出軸設(shè)置有外螺紋和球頭解耦機構(gòu)，輸出軸的外螺紋與自由梁結(jié)構(gòu)彈性體的連接內(nèi)螺紋旋合連接，且輸出軸的外螺紋表面研磨處理，輸出軸兩側(cè)端部均設(shè)置有球頭解耦機構(gòu)，其用于實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)直線運動輸出解耦為直線運動輸出;所述壓電陶瓷片為4片d31激振模式的矩形壓電陶瓷片，其均沿厚度方向極化，4片壓電陶瓷片均勻布置于自由梁結(jié)構(gòu)彈性體4個光滑平面上的緊固安裝孔之間;所述4片壓電陶瓷片中相對布置的2片壓電陶瓷片構(gòu)成激振組A，其余相對布置的2片壓電陶瓷片構(gòu)成激振組B;所述自由梁結(jié)構(gòu)彈性體的連接內(nèi)螺紋和輸出軸的外螺紋可為梯形螺紋、三角形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋或非標螺紋。
[0007]本實用新型的有益效果:本實用新型一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機，通過施加超聲頻段內(nèi)的交流激勵電信號于壓電陶瓷片，激發(fā)自由梁結(jié)構(gòu)彈性體產(chǎn)生兩列駐波振動模態(tài)，利用振動模態(tài)耦合產(chǎn)生具有一個波長的運動行波，驅(qū)動輸出軸實現(xiàn)運動輸出。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、易于微型化等技術(shù)優(yōu)勢，在精密驅(qū)動與傳動的技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0008]圖1所示為本實用新型提出的一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2所示為本實用新型提出的一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機的自由梁結(jié)構(gòu)彈性體的剖視圖；
[0010]圖3所示為本實用新型提出的一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機的自由梁結(jié)構(gòu)彈性體的側(cè)視圖；
[0011]圖4所示為本實用新型提出的一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機的輸出軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1?圖4說明本實施方式。本實施方式提供一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機的具體實施方案。所述一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機由自由梁結(jié)構(gòu)彈性體1、輸出軸2和壓電陶瓷片3組成。
[0013]所述自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I采用自由梁結(jié)構(gòu)，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的材料選用黃銅材料，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I設(shè)置有連接內(nèi)螺紋1-1、4個光滑平面1-2、過渡光孔1-3和緊固安裝孔1-4，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的兩側(cè)端部均設(shè)置有連接內(nèi)螺紋1-1，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I兩側(cè)端部的連接內(nèi)螺紋1-1的旋合長度相同，且自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I兩側(cè)端部連接內(nèi)螺紋1-1的旋合長度小于自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I兩側(cè)端部到緊固安裝孔1-4之間的距離，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的連接內(nèi)螺紋1-1表面研磨處理，且自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的連接內(nèi)螺紋1-1的螺距優(yōu)選
0.25 mm，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的4個光滑平面1-2用于通過環(huán)氧樹脂膠實現(xiàn)壓電陶瓷片3的固定