尺蠖仿生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種尺蠖仿生裝置，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的體積大、定位精度低、單一自由度、加工困難、對工作環(huán)境要求高、存在較大摩擦以及行程小的問題。所述的尺蠖仿生裝置包括有1號支撐部分、4號壓電疊堆、2號支撐部分、3號支撐部分、1號方向控制部分、5號壓電疊堆和2號方向控制部分。2號支撐部分的右端與5號壓電疊堆的左端螺釘固定連接，5號壓電疊堆的右端與1號方向控制部分的左端螺釘固定連接，1號方向控制部分的右端與3號支撐部分的左端螺釘固定連接；2號支撐部分的左端與4號壓電疊堆的右端螺釘固定連接，4號壓電疊堆的左端與2號方向控制部分的右端螺釘固定連接，2號方向控制部分的左端與1號支撐部分的右端固定連接。
【專利說明】尺蠖仿生裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微型移動裝置領(lǐng)域中的一種移動裝置，更確切地說，本發(fā)明涉及一種尺蠖仿生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對于微觀領(lǐng)域研究的深入，尤其是在超精密加工、微型機(jī)器人等領(lǐng)域中對裝置微型化和精密位移的要求越來越高，傳統(tǒng)的驅(qū)動方式如電機(jī)驅(qū)動，電磁驅(qū)動等宏觀大尺寸驅(qū)動裝置已經(jīng)不能滿足其要求。目前壓電驅(qū)動器以其體積小，精度高的優(yōu)點得到非常廣泛的研究應(yīng)用，但是許多問題目前都沒有真正的得到解決，傳統(tǒng)的爬行式仿生尺蠖壓電驅(qū)動裝置通過鉗位機(jī)構(gòu)提供摩擦力，對于工作環(huán)境、工作管道內(nèi)徑要求苛刻，無法大范圍應(yīng)用，且驅(qū)動壓電疊堆和鉗位壓電疊堆都被裝配在動子上，導(dǎo)致動子內(nèi)部有多條電源線引出，工作中勢必影響其運動精度和運動穩(wěn)定性，同時在動子上設(shè)計的多組柔性鉸鏈，也勢必降低動子自身剛度，工作中容易產(chǎn)生附加變形。且大部分壓電驅(qū)動裝置只能實現(xiàn)兩自由度的直線運動方式，無法適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下的多自由度運動方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在定位精度低、裝置體積大、單一自由度、加工困難、對工作環(huán)境要求高、存在較大摩擦以及行程小的問題，提供了尺蠖仿生裝置。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:所述的尺蠖仿生裝置包括I號支撐部分、4號壓電疊堆、2號支撐部分、3號支撐部分、I號方向控制部分、5號壓電疊堆和2號方向控制部分。
[0005]2號支撐部分的右端與5號壓電疊堆的左端固定連接,5號壓電疊堆的右端與I號方向控制部分的左端固定連接，I號方向控制部分的右端與3號支撐部分的左端固定連接；2號支撐部分的左端與4號壓電疊堆的右端固定連接，4號壓電疊堆的左端與2號方向控制部分的右端固定連接，2號方向控制部分的左端與I號支撐部分的右端固定連接。
[0006]技術(shù)方案中所述的2號支撐部分的右端與5號壓電疊堆的左端固定連接是指:5號壓電疊堆的左基座與2號支撐部分中的2號質(zhì)量塊右端的正方形的凸起塊對齊，采用上下兩片結(jié)構(gòu)相同的固定鋼片與螺釘固定連接。
[0007]技術(shù)方案中所述的5號壓電疊堆的右端與I號方向控制部分的左端固定連接，I號方向控制部分的右端與3號支撐部分的左端固定連接是指:所述I號方向控制部分由兩片兩面都貼有壓電彎曲片的鋼片彈簧組成，兩片鋼片彈簧的兩端各設(shè)置有兩個螺釘通孔，兩片鋼片彈簧的左端分置于5號壓電疊堆右端的前后兩側(cè)與5號壓電疊堆右端前后端面的螺孔對齊并采用螺釘固定，I號方向控制部分的兩片鋼板彈簧的右端螺孔與I號連接塊前后端面的螺孔對齊并采用螺釘固定。
[0008] 技術(shù)方案中所述的I號支撐部分由I號質(zhì)量塊、I號壓電疊堆、I號底盤、4號鋼片彈簧和5號鋼片彈簧組成。所述的I號質(zhì)量塊的主體為一實心圓柱形的金屬結(jié)構(gòu)件，I號質(zhì)量塊的主體右側(cè)底端設(shè)置有一個方形的凸起塊，圓柱體形的主體與方形的凸起塊底面共面，方形的凸起塊的頂端面與底面各設(shè)置有兩個螺孔，I號質(zhì)量塊主體的底面設(shè)置有4個螺紋盲孔。所述的I號底盤的中心處分布有4個沉頭螺釘孔的金屬圓盤。所述的4號鋼片彈簧和5號鋼片彈簧為結(jié)構(gòu)相同的矩形鋼片，4號鋼片彈簧和5號鋼片彈簧的左端與右端各設(shè)置有兩個螺栓通孔；4號鋼片彈簧和5號鋼片彈簧左端的螺孔與I號質(zhì)量塊右側(cè)的方形的凸起塊頂面和底面的螺孔對齊并采用螺釘固定，I號壓電疊堆的頂端與I號質(zhì)量塊主體的底面螺栓連接，I號底盤上4個沉頭螺釘孔與I號壓電疊堆底端的4個螺孔對齊并采用螺釘固定。
[0009]技術(shù)方案中所述的I號壓電疊堆由20片粘貼有壓電陶瓷片的銅箔依次上下疊置粘合而成，即每片銅箔的一側(cè)面與一片壓電陶瓷的一側(cè)面采用導(dǎo)電膠水粘合，壓電陶瓷片的另一側(cè)面采用絕緣膠水粘合另一片銅箔的一側(cè)面，以此類推20片一側(cè)面粘合壓電陶瓷片的銅箔采用絕緣膠水疊置粘合成壓電疊堆，每片壓電陶瓷片連接導(dǎo)線并連接電極a，每片銅箔連接導(dǎo)線并連接電極b，壓電疊堆的底部膠粘一個方形的底端面設(shè)置有四個螺孔的基座，壓電疊堆的頂部與一個矩形的設(shè)置有四個螺孔的連接片膠粘，壓電疊堆整體采用環(huán)氧樹脂封裝。
[0010]技術(shù)方案中所述的I號支撐部分與3號支撐部分結(jié)構(gòu)相同，4號壓電疊堆與5號壓電疊堆結(jié)構(gòu)相同，I號方向控制部分與2號方向控制部分結(jié)構(gòu)相同。
[0011]技術(shù)方案中所述的4號壓電疊堆由25片粘貼有壓電陶瓷片的銅箔依次上下疊置粘合而成，即每片銅箔的一側(cè)面與一片壓電陶瓷的一側(cè)面采用導(dǎo)電膠水粘合，壓電陶瓷片的另一側(cè)面采用絕緣膠水粘合另一片銅箔的一側(cè)面，以此類推25片一側(cè)面粘合壓電陶瓷片的銅箔采用絕緣膠水疊置粘合成壓電疊堆，每片壓電陶瓷片連接導(dǎo)線并連接電極a，每片銅箔連接導(dǎo)線并連接電極b，壓電疊堆底部膠粘一個方形的兩側(cè)端面設(shè)置有四個螺孔的下基座，壓電疊堆頂部膠粘一個方形的兩側(cè)端面設(shè)置有四個螺孔的上基座，上基座上的四個螺孔與下基座上的四個螺孔皆為成對地相對設(shè)置，上基座上的四個螺孔與下基座上的四個螺孔相差90°，壓電疊堆整體采用環(huán)氧樹脂封裝。
[0012]技術(shù)方案中所述的2號支撐部分由2號質(zhì)量塊、2號壓電疊堆和2號底盤組成。所述的2號質(zhì)量塊的主體為一實心圓柱形金屬結(jié)構(gòu)件，2號質(zhì)量塊主體的左右兩端各設(shè)置一個方形的凸起塊，兩端方形的凸起塊的頂端面與底面各設(shè)置有兩個螺孔，2號質(zhì)量塊主體的底面設(shè)置有4個螺紋盲孔；2號質(zhì)量塊的主體和I號支撐部分中的I號質(zhì)量塊的主體與3號支撐部分中的3號質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)相同。2號壓電疊堆和I號支撐部分中的I號壓電疊堆與3號支撐部分中的3號壓電疊堆結(jié)構(gòu)相同。2號底盤和I號支撐部分中的I號底盤與3號支撐部分中的3號底盤結(jié)構(gòu)相同。2號質(zhì)量塊與2號壓電疊堆頂端的連接片螺釘連接，2號壓電疊堆的底部基座與2號底盤螺釘連接。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:
[0014]1.本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置采用壓電疊堆作為驅(qū)動裝置，具有結(jié)構(gòu)微小，能夠輸出較大的力和位移，承壓能力強(qiáng)的特點，驅(qū)動步長達(dá)到微米級別，能夠?qū)崿F(xiàn)高精準(zhǔn)度位移。
[0015]2.本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置核心部件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡單，降低了制造成本，整個裝置結(jié)構(gòu)微小，能應(yīng)用于各種復(fù)雜環(huán)境。
[0016]3.本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置利用壓電疊堆的壓電效應(yīng)，通過向壓電疊堆施加高頻電壓實現(xiàn)它的高頻振動，使其作為高頻振動的驅(qū)動源，具有振動穩(wěn)定性高，能量轉(zhuǎn)換效率聞的優(yōu)點。
[0017]3.本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置通過改變壓電驅(qū)動器控制方案，可實現(xiàn)尺蠖仿生裝置步距不同，頻率不同的微位移動作。
[0018]4.本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置采用高頻振動減摩控制方法，高頻振動時的支撐部分與接觸面間的摩擦小，大幅降低尺蠖仿生裝置的摩擦損耗。
[0019]5.本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置的壓電疊堆與空氣接觸面積大，有利于散熱，多次長時間的試驗表明驅(qū)動器無明顯的溫升，有效提升裝置壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
[0021]圖1為本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；
[0022]圖2為本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置的4號壓電疊堆與5號壓電疊堆結(jié)構(gòu)組成的示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置的4號壓電疊堆與5號壓電疊堆結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；
[0024]圖4為本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置的I號壓電疊堆、2號壓電疊堆與3號壓電疊堆結(jié)構(gòu)組成的示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置的I號壓電疊堆、2號壓電疊堆與3號壓電疊堆結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；
[0026]圖6為本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置的I號支撐部分結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；
[0027]圖7為本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置的I號方向控制部分結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；
[0028]圖8為本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置的I號質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；
[0029]圖9為本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置的2號支撐部分和4號壓電疊堆與5號壓電疊堆的連接關(guān)系的軸測投影視圖；
[0030]圖中:1.1號質(zhì)量塊,2.1號壓電疊堆,3.1號底盤,4.1號支撐部分,5.1號壓電彎曲片,6.4號壓電疊堆,7.2號壓電疊堆,8.2號底盤,9.2號支撐部分，10.1號鋼片彈簧，11.2號壓電彎曲片，12.1號連接塊,13.3號支撐部分，14.3號底盤,15.3號壓電疊堆，16.3號質(zhì)量塊，17.2號鋼片彈簧，18.1號方向控制部分，19.5號壓電疊堆，20.1號連接鋼片，21.2號質(zhì)量塊，22.2號連接鋼片，23.3號鋼片彈簧，24.2號方向控制部分，25.2號連接塊，26.4號鋼片彈簧。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述:
[0032]參閱圖1，本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置主要由I號支撐部分4、2號支撐部分9、3號支撐部分13、1號方向控制部分18、2號方向控制部分24、4號壓電疊堆6和5號壓電疊堆19組成。
[0033]參閱圖6，所述的I號支撐部分4由I號質(zhì)量塊1、I號壓電疊堆2、I號底盤3、4號鋼片彈簧26和5號鋼片彈簧組成，
[0034]參閱圖8，I號質(zhì)量塊I的主體為一實心圓柱形的金屬結(jié)構(gòu)件，I號質(zhì)量塊I的主體右側(cè)底端設(shè)置有一方形的凸起塊，圓柱體的主體與方形的凸起塊底面共面，正方體的頂端面與底面各設(shè)置有兩個螺孔，I號質(zhì)量塊I主體的底面設(shè)置有4個螺紋盲孔，I號質(zhì)量塊I的主體底部的4個螺紋盲孔與I號壓電疊堆2頂端面的4個螺孔對齊并通過螺釘固定。
[0035]參閱圖4與圖5，所述的I號壓電疊堆2由20片粘貼有壓電陶瓷片的銅箔依次疊置而成，每片銅箔的一側(cè)面與一片壓電陶瓷片的一側(cè)面采用導(dǎo)電膠水粘合，壓電陶瓷片的另一側(cè)面由絕緣膠水粘合另一片銅箔的一側(cè)面，以此類推將20片一側(cè)面粘合壓電陶瓷片的銅箔疊置粘合，從每片壓電陶瓷片上引出導(dǎo)線并將導(dǎo)線并聯(lián)接入電極a，從每片銅箔上引出導(dǎo)線并聯(lián)并接入電極b，初成壓電疊堆；初成的壓電疊堆底部通過膠粘的方式連接一個方形的底端面設(shè)置有四個螺孔的基座，頂部通過膠粘的方式連接一個矩形的設(shè)置有四個螺孔的連接片，最后采用環(huán)氧樹脂對壓電疊堆進(jìn)行整體封裝，制成I號壓電疊堆2。
[0036]所述的I號底盤3為分布有4個沉頭螺釘孔的金屬圓盤，I號支撐部分4中的4號鋼片彈簧26和5號鋼片彈簧為結(jié)構(gòu)相同的矩形鋼片，4號鋼片彈簧26和5號鋼片彈簧水平地上下對稱地放置，4號鋼片彈簧26和5號鋼片彈簧的左端與右端各設(shè)置有兩個螺栓通孔，4號鋼片彈簧26和5號鋼片彈簧左端的螺孔與I號質(zhì)量塊I右側(cè)的方形凸起塊頂面和底面的螺孔對齊并采用螺釘固定，4號鋼片彈簧26和5號鋼片彈簧右端的螺孔與2號連接塊25的頂面和底面的螺孔對齊并采用螺釘固定，I號底盤3上4個沉頭螺釘孔與I號壓電疊堆2底面的4個螺孔對齊并采用沉頭螺釘固定。
[0037]2號支撐部分9由2號質(zhì)量塊21、2號壓電疊堆7和2號底盤8組成,2號質(zhì)量塊21的主體為一實心圓柱形金屬結(jié)構(gòu)件，2號質(zhì)量塊21主體的左右兩端各設(shè)置有一個方形的凸起塊，方形的凸起塊的頂端面與底面各設(shè)置有兩個螺孔，2號質(zhì)量塊21主體的底部設(shè)置有4個螺紋盲孔。
[0038]2號壓電疊堆7與I號壓電疊堆2結(jié)構(gòu)上完全相同,2號底盤8與I號底盤3結(jié)構(gòu)上完全相同，2號底盤8上4個沉頭螺釘孔與2號壓電疊堆7底面上的4個螺孔對齊并采用沉頭螺釘固定，2號質(zhì)量塊21的主體底端面的4個螺孔與2號壓電疊堆7頂端面的4個螺孔對齊并采用螺釘固定。
[0039]3號支撐部分13由3號質(zhì)量塊16、3號壓電疊堆15、3號底盤14、2號鋼片彈簧17和6號鋼片彈簧組成，3號質(zhì)量塊16的主體為一實心圓柱形金屬結(jié)構(gòu)件，其左側(cè)設(shè)置有一正方形凸起塊，正方形凸起塊的頂端面與底面各設(shè)置有兩個螺孔，2號質(zhì)量塊21的主體底部設(shè)置有4個螺紋盲孔。
[0040]3號壓電疊堆15與I號壓電疊堆2的結(jié)構(gòu)完全相同,3號底盤14的結(jié)構(gòu)和I號底盤3的結(jié)構(gòu)完全相同，2號鋼片彈簧17和6號鋼片彈簧為結(jié)構(gòu)相同矩形鋼片，2號鋼片彈簧17和6號鋼片彈簧水平地上下對稱地放置，2號鋼片彈簧17和6號鋼片彈簧的左端和右端各設(shè)置有兩個螺孔，2號鋼片彈簧17和6號鋼片彈簧右端的螺孔與3號質(zhì)量塊16左側(cè)的正方形凸起塊頂端面與底面的螺孔對齊并采用螺釘固定，2號鋼片彈簧17和6號鋼片彈簧左端的螺孔與I號連接塊12的頂面和底面的螺孔對齊并采用螺釘固定，3號底盤14上4個沉頭螺釘孔與3號壓電疊堆15底面上的4個螺孔對齊并采用沉頭螺釘固定，3號質(zhì)量塊16主體底面上的4個螺孔與3號壓電疊堆15頂端面的4個螺孔對齊并采用螺釘固定。
[0041]當(dāng)向支撐部分壓電疊堆加以適當(dāng)頻率和振幅的電壓時，壓電疊堆作高頻振動，利用支撐部分高頻振動的減摩效應(yīng)，減小在運動時高頻振動的支撐部分與接觸面的摩擦。
[0042]參閱圖2與圖3，所述4號壓電疊堆6由25片粘貼有壓電陶瓷片的銅箔依次上下疊置而成，即每片銅箔的一側(cè)面與一片壓電陶瓷片的一側(cè)面采用導(dǎo)電膠水粘合，壓電陶瓷片的另一側(cè)面采用絕緣膠水粘合另一片銅箔的一側(cè)面，以此類推將25片一側(cè)面粘合壓電陶瓷片的銅箔采用絕緣膠水疊置粘合在一起，從每片壓電陶瓷片上引出導(dǎo)線并將導(dǎo)線并聯(lián)接入電極a，從每片銅箔上引出導(dǎo)線并聯(lián)并接入電極b，初成壓電疊堆；初成的壓電疊堆底部通過膠粘的方式連接一個方形的兩側(cè)端面設(shè)置有四個螺孔的左基座，頂部通過膠粘的方式連接一個方形的兩側(cè)端面設(shè)置有四個螺孔的右基座，左基座上的四個螺孔與右基座上的四個螺孔皆為成對地相對設(shè)置，左基座上的四個螺孔與右基座上的四個螺孔相差90°，最后采用環(huán)氧樹脂對壓電疊堆進(jìn)行整體封裝，制成4號壓電疊堆6。
[0043]4號壓電疊堆6右端與2號質(zhì)量塊21左端正方形的凸起塊對齊，采用上下兩片結(jié)構(gòu)相同的固定鋼片與螺釘固定連接，4號壓電疊堆6的左端螺孔與2號方向控制部分24的右端螺孔對齊并采用螺釘固定連接。
[0044]參閱圖9,5號壓電疊堆19的結(jié)構(gòu)與4號壓電疊堆6的結(jié)構(gòu)完全相同，5號壓電疊堆19的左端與2號質(zhì)量塊21右端正方形的凸起塊對齊并采用上下兩片結(jié)構(gòu)相同的固定鋼片與螺釘固定連接，5號壓電疊堆19的右端螺孔與I號方向控制部分18的左端螺孔對齊并米用螺釘固定。
[0045]當(dāng)向壓電疊堆施加固定電壓時，壓電疊堆的壓電效應(yīng)使得壓電疊堆伸長，使尺蠖仿生裝置移動一步長，尺蠖仿生裝置移動步長與壓電疊堆伸長長度一致。
[0046]參閱圖7，所述2號方向控制部分24由3號鋼片彈簧23和7號鋼片彈簧組成，3號鋼片彈簧23為一個兩面都粘貼有I號壓電彎曲片5的矩形鋼片彈簧，所采用的I號壓電彎曲片5為芯明天科技有限公司生產(chǎn)的型號為CMBPOl的壓電彎曲片，7號鋼片彈簧與3號鋼片彈簧23的結(jié)構(gòu)完全相同，兩片鋼片彈簧的兩端各設(shè)置有兩個螺釘通孔，兩片鋼片彈簧的右端分別置于4號壓電疊堆6左端的前后兩側(cè)采用螺釘固定，兩片鋼片彈簧縱向?qū)ΨQ線處于水平位置，兩片鋼片彈簧垂直放置，即兩片鋼片彈簧的橫向?qū)ΨQ線垂直于水平方向，2號方向控制部分24的兩片鋼板彈簧的左端螺孔與2號連接塊25前后方向的螺孔對齊并采用螺釘固定，2號方向控制部分24的右端的螺孔與4號壓電疊堆6的左端前后方向的螺孔對齊并采用螺釘固定。
[0047]I號方向控制部分18與2號方向控制部分24結(jié)構(gòu)完全相同，I號方向控制部分18中兩片鋼片彈簧(I號鋼片彈簧10與8號鋼片彈簧)的右端螺孔與I號連接塊12前后端面上的螺孔對齊并采用螺釘固定，I號方向控制部分18的兩片鋼片彈簧左端的螺孔與5號壓電疊堆19右端前后端面上的螺孔對齊并采用螺釘固定。
[0048]本發(fā)明所述的尺蠖仿生裝置的工作過程如下:
[0049]給I號壓電疊堆2提供高頻驅(qū)動電壓，使得I號支撐部分4實現(xiàn)高頻振動，同時向4號壓電疊堆6施加固定電壓，使得4號壓電疊堆6長度增長，推動處于高頻振動狀態(tài)的I號支撐部分4向前移動，停止向I號壓電疊堆2施加高頻驅(qū)動電壓同時給2號壓電疊堆7施加高頻驅(qū)動電壓。使得2號支撐部分9實現(xiàn)高頻振動，停止向4號壓電疊堆6施加固定電壓同時向5號壓電疊堆19施加固定電壓，4號壓電疊堆6變回原形同時5號壓電疊堆19伸長，從而推動處于高頻振動狀態(tài)的2號支撐部分9向前移動一步長。停止向2號壓電疊堆7施加高頻驅(qū)動電壓同時向3號壓電疊堆15施加高頻驅(qū)動電壓，使3號支撐部分13實現(xiàn)高頻振動，停止向5號壓電疊堆19施加固定電壓,使得5號壓電疊堆19變回原形,拉動處于高頻振動狀態(tài)的3號支撐部分13向前前進(jìn)一步長。至此整個裝置完成向前一步長的運動。
[0050]所述的尺蠖仿生裝置在向前運動的過程中，當(dāng)I號支撐部分4做高頻振動向前移動時，向固定在2號方向控制部分24上的4片壓電彎曲片施加固定的正電壓，使得壓電彎曲片形變，引起鋼片彈簧形變，兩片鋼片彈簧向右彎曲，達(dá)到使裝置右轉(zhuǎn)的目的，當(dāng)向固定在2號方向控制部分24上的4片壓電彎曲片施加固定的負(fù)電壓，使得壓電彎曲片形變，弓丨起鋼片彈簧形變，兩片鋼片彈簧向左彎曲，達(dá)到使裝置左轉(zhuǎn)的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種尺蠖仿生裝置，其特征在于，所述的尺蠖仿生裝置包括I號支撐部分(4)、4號壓電疊堆(6)、2號支撐部分(9)、3號支撐部分(13)、1號方向控制部分(18)、5號壓電疊堆(19)和2號方向控制部分(24)； 2號支撐部分(9)的右端與5號壓電疊堆(19)的左端固定連接，5號壓電疊堆(19)的右端與I號方向控制部分(18)的左端固定連接，I號方向控制部分(18)的右端與3號支撐部分(13)的左端固定連接；2號支撐部分(9)的左端與4號壓電疊堆(6)的右端固定連接，4號壓電疊堆(6)的左端與2號方向控制部分(24)的右端固定連接,2號方向控制部分(24)的左端與I號支撐部分(4)的右端固定連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的尺蠖仿生裝置，其特征在于，所述的2號支撐部分(9)的右端與5號壓電疊堆(19)的左端固定連接是指: 5號壓電疊堆(19)的左基座與2號支撐部分(9)中的2號質(zhì)量塊(21)右端的正方形的凸起塊對齊，采用上下兩片結(jié)構(gòu)相同的固定鋼片與螺釘固定連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的尺蠖仿生裝置，其特征在于，所述的5號壓電疊堆(19)的右端與I號方向控制部分(18)的左端固定連接，I號方向控制部分(18)的右端與3號支撐部分(13)的左端固定連接是指: 所述I號方向控制部分(18)由兩片兩面都貼有壓電彎曲片的鋼片彈簧組成，兩片鋼片彈簧的兩端各設(shè)置有兩個螺釘通孔，兩片鋼片彈簧的左端分置于5號壓電疊堆(19)右端的前后兩側(cè)與5號壓電疊堆(19)右端前后端面的螺孔對齊并采用螺釘固定，I號方向控制部分(18)的兩片鋼板彈簧的右端螺孔與I號連接塊(12)前后端面的螺孔對齊并采用螺釘固定。
4.按照權(quán)利要求1所述的尺蠖仿生裝置，其特征在于，所述的I號支撐部分(4)由I號質(zhì)量塊(I)、1號壓電疊堆(2)、1號底盤(3)、4號鋼片彈簧(26)和5號鋼片彈簧組成； 所述的I號質(zhì)量塊(I)的主體為一實心圓柱形的金屬結(jié)構(gòu)件，I號質(zhì)量塊(I)的主體右側(cè)底端設(shè)置有一個方形的凸起塊，圓柱體形的主體與方形的凸起塊底面共面，方形的凸起塊的頂端面與底面各設(shè)置有兩個螺孔，I號質(zhì)量塊(I)主體的底面設(shè)置有4個螺紋盲孔； 所述的I號底盤(3)的中心處分布有4個沉頭螺釘孔的金屬圓盤； 所述的4號鋼片彈簧(26)和5號鋼片彈簧為結(jié)構(gòu)相同的矩形鋼片，4號鋼片彈簧(26)和5號鋼片彈簧的左端與右端各設(shè)置有兩個螺栓通孔；4號鋼片彈簧(26)和5號鋼片彈簧左端的螺孔與I號質(zhì)量塊(I)右側(cè)的方形的凸起塊頂面和底面的螺孔對齊并采用螺釘固定，I號壓電疊堆(2)的頂端與I號質(zhì)量塊(I)主體的底面螺栓連接，I號底盤(3)上4個沉頭螺釘孔與I號壓電疊堆(2)底端的4個螺孔對齊并采用螺釘固定。
5.按照權(quán)利要求4所述的尺蠖仿生裝置，其特征在于，所述的I號壓電疊堆(2)由20片粘貼有壓電陶瓷片的銅箔依次上下疊置粘合而成，即每片銅箔的一側(cè)面與一片壓電陶瓷的一側(cè)面采用導(dǎo)電膠水粘合，壓電陶瓷片的另一側(cè)面采用絕緣膠水粘合另一片銅箔的一側(cè)面，以此類推20片一側(cè)面粘合壓電陶瓷片的銅箔采用絕緣膠水疊置粘合成壓電疊堆，每片壓電陶瓷片連接導(dǎo)線并連接電極a，每片銅箔連接導(dǎo)線并連接電極b，壓電疊堆的底部膠粘一個方形的底端面設(shè)置有四個螺孔的基座，壓電疊堆的頂部與一個矩形的設(shè)置有四個螺孔的連接片膠粘，壓電疊堆整體采用環(huán)氧樹脂封裝。
6.按照權(quán)利要求1所述的尺蠖仿生裝置，其特征在于，所述的I號支撐部分(4)與3號支撐部分(13)結(jié)構(gòu)相同，4號壓電疊堆(6)與5號壓電疊堆(19)結(jié)構(gòu)相同，I號方向控制部分(18)與2號方向控制部分(24)結(jié)構(gòu)相同。
7.按照權(quán)利要求1所述的尺蠖仿生裝置，其特征在于，所述的4號壓電疊堆(6)由25片粘貼有壓電陶瓷片的銅箔依次上下疊置粘合而成，即每片銅箔的一側(cè)面與一片壓電陶瓷的一側(cè)面采用導(dǎo)電膠水粘合，壓電陶瓷片的另一側(cè)面采用絕緣膠水粘合另一片銅箔的一側(cè)面，以此類推25片一側(cè)面粘合壓電陶瓷片的銅箔采用絕緣膠水疊置粘合成壓電疊堆，每片壓電陶瓷片連接導(dǎo)線并連接電極a，每片銅箔連接導(dǎo)線并連接電極b，壓電疊堆底部膠粘一個方形的兩側(cè)端面設(shè)置有四個螺孔的下基座，壓電疊堆頂部膠粘一個方形的兩側(cè)端面設(shè)置有四個螺孔的上基座，上基座上的四個螺孔與下基座上的四個螺孔皆為成對地相對設(shè)置，上基座上的四個螺孔與下基座上的四個螺孔相差90°，壓電疊堆整體采用環(huán)氧樹脂封裝。
8.按照權(quán)利要求1所述的尺蠖仿生裝置，其特征在于，所述的2號支撐部分(9)由2號質(zhì)量塊(21)、2號壓電疊堆(7)和2號底盤⑶組成； 所述的2號質(zhì)量塊(21)的主體為一實心圓柱形金屬結(jié)構(gòu)件，2號質(zhì)量塊(21)主體的左右兩端各設(shè)置一個方形的凸起塊，兩端方形的凸起塊的頂端面與底面各設(shè)置有兩個螺孔，2號質(zhì)量塊(21)主體的底面設(shè)置有4個螺紋盲孔；2號質(zhì)量塊(21)的主體和I號支撐部分(4)中的I號質(zhì)量塊(I)的主體與3號支撐部分(13)中的3號質(zhì)量塊(16)結(jié)構(gòu)相同； 2號壓電疊堆(7)和I號支撐部分⑷中的I號壓電疊堆(2)與3號支撐部分(13)中的3號壓電疊堆(15)結(jié)構(gòu)相同； 2號底盤⑶和I號支撐部分⑷中的I號底盤(3)與3號支撐部分(13)中的3號底盤結(jié)構(gòu)相同 ； 2號質(zhì)量塊(21)與2號壓電疊堆(7)頂端的連接片螺釘連接，2號壓電疊堆(7)的底部基座與2號底盤(8)螺釘連接。
【文檔編號】H02N2/12GK104022680SQ201410243058
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】孫曉東, 孫巖, 王玉祥, 趙天, 張英鵬, 王珊珊 申請人:吉林大學(xué)