一種自由梁結構微型螺紋超聲電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種自由梁結構微型螺紋超聲電機，屬于精密驅動與傳動的技術領域。
【背景技術】
[0002]超聲電機是一種利用壓電元件的逆壓電效應激發(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構簡單、定位精度高等優(yōu)勢，可廣泛應用于精密驅動與傳動的技術領域。
[0003]中國發(fā)明專利《一種螺紋式空心旋轉型行波超聲電機》，授權公告號為CN102751906B，授權公告日為2015年01月14日，公開的一種螺紋式空心旋轉型行波超聲電機，其用于調節(jié)光闌，光闌包括光闌定圈和設有連桿的光闌動圈，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置的定子軸和轉子軸；中國發(fā)明專利《直線旋轉耦合輸出型壓電驅動裝置》，授權公告號為CN 103219916B，授權公告日為2015年07月29日，公開的一種直線旋轉耦合輸出型壓電驅動裝置，包括堆疊安裝座、圓柱銷、壓電堆疊、應變片、殷鋼片、鋼珠、耦合輸出構件和輸出軸，壓電堆疊側面貼應變片，底面與堆疊安裝座粘接，頂面粘殷鋼片并與輸出軸球窩內鋼珠接觸，耦合輸出構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件頂部一起沿軸向伸長，由于耦合輸出構件的變形耦合特性，其頂部和輸出軸將同時繞軸向旋轉一定角度，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，故存在結構復雜、難于微型化等問題，嚴重制約了螺紋超聲電機的進一步應用與發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決當前螺紋超聲電機普遍存在結構復雜、難于微型化等技術問題，本實用新型公開一種自由梁結構微型螺紋超聲電機。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是:一種自由梁結構微型螺紋超聲電機，由自由梁結構彈性體、輸出軸和壓電陶瓷片組成;所述自由梁結構彈性體采用自由梁結構，自由梁結構彈性體設置有連接內螺紋、4個光滑平面、過渡光孔和緊固安裝孔，自由梁結構彈性體的兩側端部均設置有連接內螺紋，自由梁結構彈性體兩側端部的連接內螺紋的旋合長度相同，且自由梁結構彈性體兩側端部連接內螺紋的旋合長度小于自由梁結構彈性體兩側端部到緊固安裝孔之間的距離，自由梁結構彈性體的連接內螺紋表面研磨處理，自由梁結構彈性體的過渡光孔設置于自由梁結構彈性體兩側端部的連接內螺紋之間，且自由梁結構彈性體的過渡光孔孔徑大于連接內螺紋的孔徑，自由梁結構彈性體4個光滑平面上均設置有2個緊固安裝孔，其中布置于4個光滑平面一側的4個緊固安裝孔位于同一圓周上，其余布置于4個光滑平面另一側的4個緊固安裝孔位于另一圓周上，自由梁結構彈性體的緊固安裝孔用于實現(xiàn)自由梁結構彈性體的緊固安裝;所述輸出軸設置有外螺紋和球頭解耦機構，輸出軸的外螺紋與自由梁結構彈性體的連接內螺紋旋合連接，且輸出軸的外螺紋表面研磨處理，輸出軸兩側端部均設置有球頭解耦機構，其用于實現(xiàn)旋轉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構彈性體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片壓電陶瓷片構成激振組A，其余相對布置的2片壓電陶瓷片構成激振組B;所述自由梁結構彈性體的連接內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構微型螺紋超聲電機，通過施加超聲頻段內的交流激勵電信號于壓電陶瓷片，激發(fā)自由梁結構彈性體產(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，驅動輸出軸實現(xiàn)運動輸出。本實用新型具有結構簡單、易于微型化等技術優(yōu)勢，在精密驅動與傳動的技術領域具有廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0008]圖1所示為本實用新型提出的一種自由梁結構微型螺紋超聲電機的結構示意圖；
[0009]圖2所示為本實用新型提出的一種自由梁結構微型螺紋超聲電機的自由梁結構彈性體的剖視圖；
[0010]圖3所示為本實用新型提出的一種自由梁結構微型螺紋超聲電機的自由梁結構彈性體的側視圖；
[0011]圖4所示為本實用新型提出的一種自由梁結構微型螺紋超聲電機的輸出軸的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]【具體實施方式】一:結合圖1?圖4說明本實施方式。本實施方式提供一種自由梁結構微型螺紋超聲電機的具體實施方案。所述一種自由梁結構微型螺紋超聲電機由自由梁結構彈性體1、輸出軸2和壓電陶瓷片3組成。
[0013]所述自由梁結構彈性體I采用自由梁結構，自由梁結構彈性體I的材料選用黃銅材料，自由梁結構彈性體I設置有連接內螺紋1-1、4個光滑平面1-2、過渡光孔1-3和緊固安裝孔1-4，自由梁結構彈性體I的兩側端部均設置有連接內螺紋1-1，自由梁結構彈性體I兩側端部的連接內螺紋1-1的旋合長度相同，且自由梁結構彈性體I兩側端部連接內螺紋1-1的旋合長度小于自由梁結構彈性體I兩側端部到緊固安裝孔1-4之間的距離，自由梁結構彈性體I的連接內螺紋1-1表面研磨處理，且自由梁結構彈性體I的連接內螺紋1-1的螺距優(yōu)選
0.25 mm，自由梁結構彈性體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