專利名稱：自傳感驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種精密檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種自傳感驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)方式的位移驅(qū)動(dòng)器通常只能實(shí)現(xiàn)直線驅(qū)動(dòng)功能，其驅(qū)動(dòng)位移檢測(cè)通常要額外 采用傳感裝置來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于經(jīng)年來的智能材料驅(qū)動(dòng)器如磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器，雖然這種材料同 時(shí)具有驅(qū)動(dòng)和傳感功能屬性，但是在工程實(shí)際中，由于磁致信號(hào)的解耦和分離很那實(shí)現(xiàn)，并 且磁致傳感的非線性問題是磁致傳感用于實(shí)際幾乎不可能。因此，目前可以在工程實(shí)際中 應(yīng)用的可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)與傳感功能的一體化集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)尚有較大的困難來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，目前的驅(qū)動(dòng)器件主要是單純的驅(qū)動(dòng)功能器件。其驅(qū) 動(dòng)效果的測(cè)試需要外置傳感器進(jìn)行測(cè)試，如文獻(xiàn)2006年發(fā)表在J. Micromech. Microeng.， 期刊第十六期第1227-1232頁中所述的磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器和直線電機(jī)其位移測(cè)試必須依靠 外置激光傳感設(shè)備。真?zhèn)€系統(tǒng)組件多，測(cè)試的軟硬件系統(tǒng)要求以及測(cè)試條件的等都有較復(fù) 雜要求。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒有集成性。驅(qū)動(dòng)和傳感分離，也不能成為既可以驅(qū)動(dòng)有可以對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn) 行自傳感的智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種自傳感驅(qū)動(dòng)裝置，具有可以同時(shí) 感知驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)位移和驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力，通過對(duì)驅(qū)動(dòng)位移或驅(qū)動(dòng)負(fù)載的感知信號(hào) 的反饋應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器在閉環(huán)控制下的精密驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)器集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊、結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度高，傳感和驅(qū)動(dòng)靈敏、精確。特別適合研制成精密驅(qū)動(dòng)器和精密電機(jī)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括套筒、輸出桿、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、推力壓 電傳感體和伸縮驅(qū)動(dòng)裝置，其中導(dǎo)向機(jī)構(gòu)活動(dòng)設(shè)置于套筒內(nèi)，推力壓電傳感體和伸縮驅(qū)動(dòng) 裝置固定連接，輸出桿的中部與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)固定連接且末端與推力壓電傳感體或伸縮驅(qū)動(dòng)裝 置相連接。所述的套筒內(nèi)設(shè)有磁致伸縮體和位移壓電傳感體，其中多組磁致伸縮體和位移 壓電傳感體串聯(lián)連接于套筒內(nèi)并與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相平行，磁致伸縮體與輸出桿滑動(dòng)接觸。所述的磁致伸縮體與殼體之間設(shè)有偏置永磁體。所述的輸出桿與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)之間設(shè)有永磁體。本發(fā)明涉及一種雙向自傳感驅(qū)動(dòng)裝置，由兩個(gè)上述自傳感驅(qū)動(dòng)裝置連接組成。本發(fā)明所提出的驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出力和輸出位移的傳感功能，并且所有傳感 和驅(qū)動(dòng)部件集成一體形成了一個(gè)具有自傳感驅(qū)動(dòng)功能的驅(qū)動(dòng)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn)1、實(shí)現(xiàn)了一種兼有輸出力和輸出位移傳 感功能的驅(qū)動(dòng)器，可以方便實(shí)現(xiàn)力控或位移控制或力和位移傳感復(fù)合閉環(huán)驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng) 器；驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)傳感部件集成度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組成部件少，體積較小、并且安裝方便，具有 廣泛的在驅(qū)動(dòng)傳感應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。
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基于以上優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的自傳感驅(qū)動(dòng)器，特別適合制成驅(qū)動(dòng)和傳感一體化智能驅(qū) 動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)位移裝置。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例1示意圖。圖3為實(shí)施例2示意圖。圖4為實(shí)施例3示意圖。圖5為實(shí)施例4示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例包括套筒1、輸出桿5、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6、推力壓電傳感體7和伸 縮驅(qū)動(dòng)裝置8，其中導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6活動(dòng)設(shè)置于套筒1內(nèi)，推力壓電傳感體7和伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8 固定連接，輸出桿5的中部與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6固定連接且末端與推力壓電傳感體7相連接。如圖2所示，所述的推力壓電傳感體7和伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8也可以互換位置。本實(shí)施例的工作過程為當(dāng)伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8受到外部激勵(lì)，如伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8為磁 致伸縮驅(qū)動(dòng)器受到外部電磁場(chǎng)激勵(lì)，其會(huì)變形伸長(zhǎng)，由于伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8的下端固定，其伸 長(zhǎng)量將通過與其固連的推力壓電傳感體7傳遞到輸出桿5，此時(shí)如果輸出桿5外端設(shè)有負(fù) 載，那么輸出桿5外端將產(chǎn)生力并施加在負(fù)載上。此時(shí)作用在負(fù)載上的力通過輸出桿5也 同時(shí)作用在推力壓電傳感體7上。由于推力壓電傳感體7是一個(gè)如壓電傳感材料或壓電傳 感器，其受力后會(huì)產(chǎn)生與力大小成正比的電信號(hào)。所以，當(dāng)伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8驅(qū)動(dòng)時(shí)，其推動(dòng) 負(fù)載的力的大小會(huì)同時(shí)被檢測(cè)到，至此，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和所產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力自傳感一體化驅(qū)動(dòng)器。以上作用過程對(duì)如圖2所示將壓電傳感體7置于伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8低端的結(jié)構(gòu)形式 同樣適用，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和所產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力自傳感一體化驅(qū)動(dòng)器。實(shí)施例2如圖3所示，本實(shí)施例中所述的套筒1內(nèi)設(shè)有磁致伸縮體2和位移壓電傳感體3， 其中磁致伸縮體2和位移壓電傳感體3串聯(lián)連接于套筒1內(nèi)并與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6相平行，磁致 伸縮體2與輸出桿5滑動(dòng)接觸。所述的輸出桿5與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6之間設(shè)有永磁體4。本實(shí)施例的工作過程為當(dāng)伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8受到外部激勵(lì)，如伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8為磁 致伸縮驅(qū)動(dòng)器受到外部電磁場(chǎng)激勵(lì)，其會(huì)變形伸長(zhǎng)，由于伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8的下端固定，其伸 長(zhǎng)量將通過與其固連的推力壓電傳感體7傳遞到輸出桿5，此時(shí)輸出桿5將帶動(dòng)與之固連 的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6和永磁體4向套筒1內(nèi)的磁致伸縮體2和位移壓電傳感體3靠近，隨著永磁 體4的靠近，磁致伸縮體2所感受到的永磁激勵(lì)逐漸增強(qiáng)，磁致伸縮體2因而受該永磁場(chǎng)激 勵(lì)伸長(zhǎng)，并將該伸長(zhǎng)趨勢(shì)所產(chǎn)生得力施加在位移壓電傳感體3上，使位移壓電傳感體3產(chǎn)生電信號(hào)。該電信號(hào)的強(qiáng)度與永磁體4的靠近程度，即伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8傳遞到輸出桿5上的 位移量成正比。所以，此時(shí)可以通過檢測(cè)位移壓電傳感體3產(chǎn)生電信號(hào)得知伸縮驅(qū)動(dòng)裝置 8產(chǎn)生的位移。與此同時(shí)，如果輸出桿5外端設(shè)有負(fù)載，那么輸出桿5外端將產(chǎn)生力并施加 在負(fù)載上。此時(shí)作用在負(fù)載上的力通過輸出桿5也同時(shí)作用在推力壓電傳感體7上。由于 推力壓電傳感體7是也一個(gè)如壓電傳感材料或壓電傳感器，其受力后會(huì)產(chǎn)生與推力大小成 正比的電信號(hào)。所以，當(dāng)伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8驅(qū)動(dòng)時(shí)，其推動(dòng)負(fù)載的力的大小也會(huì)被檢測(cè)到。至此，所發(fā)明的驅(qū)動(dòng)傳感一體化驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)過程中的驅(qū)動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)負(fù)載 一體化自傳感功能。實(shí)施例3如圖4所示，所述的磁致伸縮體2與殼體1之間設(shè)有偏置永磁體9。本實(shí)施例的工作過程與實(shí)施例2相同，只是在結(jié)構(gòu)上在所述的磁致伸縮體2與殼 體1之間設(shè)置了偏置永磁體9。該偏置永磁體9具有能夠?qū)⒋胖律炜s體2預(yù)偏置到其線性 伸縮區(qū)間的性能。此種結(jié)構(gòu)下，所能夠?qū)崿F(xiàn)的驅(qū)動(dòng)位移傳感靈敏度更高，位移傳感更精確。實(shí)施例4如圖5所示，本實(shí)施例為雙向自傳感驅(qū)動(dòng)裝置，由兩個(gè)自傳感驅(qū)動(dòng)裝置連接組成， 其伸縮驅(qū)動(dòng)裝置固定連接并構(gòu)成直線電機(jī)10。本實(shí)施例的工作過程為對(duì)于實(shí)施例1、2、3所述的驅(qū)動(dòng)傳感一體化驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)，將其中的伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8 被直線電機(jī)10替代，并且還可以在直線電機(jī)10兩端各設(shè)置一個(gè)自傳感裝置。此種結(jié)構(gòu)下， 伸縮驅(qū)動(dòng)裝置8所能產(chǎn)生的單步小位移，將被可以產(chǎn)生長(zhǎng)行程的直線電機(jī)10 (如多步累積 運(yùn)動(dòng)的尺蠖運(yùn)動(dòng)電機(jī))的大位移所替代。與前述實(shí)施例同樣的工作原理，所提出的發(fā)明可 以實(shí)現(xiàn)基于直線電機(jī)10移動(dòng)過程中的驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)行程和驅(qū)動(dòng)負(fù)載自感知能力的一體化驅(qū) 動(dòng)傳感裝置。
權(quán)利要求
1.一種自傳感驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括套筒、輸出桿、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、推力壓電傳感體 和伸縮驅(qū)動(dòng)裝置，其中導(dǎo)向機(jī)構(gòu)活動(dòng)設(shè)置于套筒內(nèi)，推力壓電傳感體和伸縮驅(qū)動(dòng)裝置固 定連接，輸出桿的中部與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)固定連接且末端與推力壓電傳感體或伸縮驅(qū)動(dòng)裝置相連 接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自傳感驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，所述的套筒內(nèi)設(shè)有磁致伸縮體 和位移壓電傳感體，其中多組磁致伸縮體和位移壓電傳感體串聯(lián)連接于套筒內(nèi)并與導(dǎo)向 機(jī)構(gòu)相平行，磁致伸縮體與輸出桿相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自傳感驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，所述的磁致伸縮體與殼體之間 設(shè)有偏置永磁體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自傳感驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，所述的輸出桿與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)之間 設(shè)有永磁體。
5.一種雙向自傳感驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，由兩個(gè)上述任一權(quán)利要求所述的自傳感驅(qū) 動(dòng)裝置連接組成，其伸縮驅(qū)動(dòng)裝置為直線電機(jī)。
全文摘要
一種精密檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的自傳感驅(qū)動(dòng)裝置，包括套筒、輸出桿、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、推力壓電傳感體和伸縮驅(qū)動(dòng)裝置，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)活動(dòng)設(shè)置于套筒內(nèi)，推力壓電傳感體和伸縮驅(qū)動(dòng)裝置固定連接，輸出桿的中部與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)固定連接且末端與推力壓電傳感體或伸縮驅(qū)動(dòng)裝置相連接。本發(fā)明具有可以同時(shí)感知驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)位移和驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力，通過對(duì)驅(qū)動(dòng)位移或驅(qū)動(dòng)負(fù)載的感知信號(hào)的反饋應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器在閉環(huán)控制下的精密驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)器集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，傳感和驅(qū)動(dòng)靈敏、精確。特別適合研制成精密驅(qū)動(dòng)器和精密電機(jī)。
文檔編號(hào)G01B7/02GK102122900SQ20101058173
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者孟光, 楊斌堂 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)