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      鉗位驅(qū)動一體化的壓電驅(qū)動高精度旋轉(zhuǎn)作動裝置及方法與流程

      文檔序號:12729056閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.一種鉗位驅(qū)動一體化的壓電驅(qū)動高精度旋轉(zhuǎn)作動裝置,其特征在于:包括作動器底座1,安裝于底座1上,能夠承受軸向方向載荷的下部推力球軸承2,在底座1上方的下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3,與下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3一體化設(shè)置的上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4,安裝在下部推力球軸承2上能夠被下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3以及上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4鉗位約束的輸出軸5,安裝在輸出軸5上方的上部推力球軸承6,安裝在推力球軸承上方的頂蓋7,輸出軸5頂部伸出頂蓋7。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉗位驅(qū)動一體化的壓電驅(qū)動高精度旋轉(zhuǎn)作動裝置,其特征在于:所述下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3以及上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4能夠驅(qū)動輸出軸5圓周轉(zhuǎn)動,下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3與上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4具有完全相同的幾何尺寸;下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3包括下層外側(cè)固定框架31,與下層外側(cè)固定框架31使用柔性鉸連接的下層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架32,與下層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架32通過柔性鉸連接的下層鉗位框架33,安裝在下層鉗位框架33中并位于輸出軸5兩側(cè)的的下層第一鉗位壓電陶瓷34和下層第二鉗位壓電陶瓷35;上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4包括上層外側(cè)固定框架41,與上層外側(cè)固定框架41使用柔性鉸連接的上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42,與上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42通過柔性鉸連接的上層鉗位框架43,安裝在上層鉗位框架43中并位于輸出軸5兩側(cè)的的上層第一鉗位壓電陶瓷44和上層第二鉗位壓電陶瓷45,安裝在上層外側(cè)固定框架41與上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42之間并位于上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42與上層外側(cè)固定框架41連接端異側(cè)的上層第一驅(qū)動壓電陶瓷46與上層第二驅(qū)動壓電陶瓷47;輸出軸5位于下層鉗位框架33和上層鉗位框架43中心的圓孔中,當(dāng)未加電時,下層鉗位框架33和上層鉗位框架43能夠鉗位約束輸出軸5。

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉗位驅(qū)動一體化的壓電驅(qū)動高精度旋轉(zhuǎn)作動裝置,其特征在于:所述下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3與上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4采用慢走絲工藝一次加工成型,極大的簡化了作動器的加工、裝配工藝流程,降低了加工裝配難度,提升了作動器的可實施性。

      4.權(quán)利要求2所述的鉗位驅(qū)動一體化的壓電驅(qū)動高精度旋轉(zhuǎn)作動裝置的作動方法,其特征在于:能夠?qū)崿F(xiàn)雙向大角度旋轉(zhuǎn)運動,順時針作動步驟如下:第一步,下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3的下層第一鉗位壓電陶瓷34和下層第二鉗位壓電陶瓷35通電伸長,推動下層鉗位框架33擴(kuò)張,下層鉗位框架33與輸出軸5之前脫離鉗位接觸;第二步,上層第一驅(qū)動壓電陶瓷46和上層第二驅(qū)動壓電陶瓷47通電伸長,推動上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42沿順時針方向轉(zhuǎn)動,同時由于上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42所連接的上層鉗位框架43與輸出軸5處于接觸鉗位狀態(tài),上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42的轉(zhuǎn)動也推動了輸出軸5順時針轉(zhuǎn)過一微小角度;第三步,下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3的下層第一鉗位壓電陶瓷34和下層第二鉗位壓電陶瓷35斷電縮短,下層鉗位框架33的擴(kuò)張彈性恢復(fù),下層鉗位框架33與輸出軸5之鉗位接觸;第四步,上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4的上層第一鉗位壓電陶瓷44和上層第二鉗位壓電陶瓷45通電伸長,推動上層鉗位框架43擴(kuò)張,上層鉗位框架43與輸出軸5之脫離鉗位接觸;第五步,驅(qū)動上層第一驅(qū)動壓電陶瓷46和上層第二驅(qū)動壓電陶瓷47斷電縮短,上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42在柔性鉸約束下的轉(zhuǎn)動變形彈性恢復(fù),沿逆時針方向轉(zhuǎn)動;第六步,上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4的上層第一鉗位壓電陶瓷44和上層第二鉗位壓電陶瓷45斷電縮短,上層鉗位框架43的擴(kuò)張彈性恢復(fù),上層鉗位框架43與輸出軸5之鉗位接觸;至此作動器裝置恢復(fù)到作動前的初始狀態(tài),并且與初始狀態(tài)相比,輸出軸5在下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3以及上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4的推動下向順時針方向發(fā)生微小角度的轉(zhuǎn)動,循環(huán)上述過程即實現(xiàn)輸出軸5順時針大角度旋轉(zhuǎn)作動;

      逆時針作動步驟如下:第一步,上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4的上層第一鉗位壓電陶瓷44和上層第二鉗位壓電陶瓷45通電伸長,推動上層鉗位框架43擴(kuò)張,上層鉗位框架43與輸出軸5之前脫離鉗位接觸;第二步,驅(qū)動上層第一驅(qū)動壓電陶瓷46和上層第二驅(qū)動壓電陶瓷47通電伸長,推動上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42沿順時針方向轉(zhuǎn)動一微小角度;第三步,上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4的上層第一鉗位壓電陶瓷44和上層第二鉗位壓電陶瓷45斷電縮短,上層鉗位框架43的擴(kuò)張彈性恢復(fù),上層鉗位框架43與輸出軸5之鉗位接觸;第四步,下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3的下層第一鉗位壓電陶瓷34和下層第二鉗位壓電陶瓷35通電伸長,下層推動鉗位框架33擴(kuò)張,下層鉗位框架33與輸出軸5之脫離鉗位接觸;第五步,驅(qū)動上層第一驅(qū)動壓電陶瓷46和上層第二驅(qū)動壓電陶瓷47斷電縮短,上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42在柔性鉸約束下的轉(zhuǎn)動變形彈性恢復(fù),沿逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時由于上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42所連接的上層鉗位框架43與輸出軸5處于接觸鉗位狀態(tài),上層內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)框架42的轉(zhuǎn)動也推動了輸出軸5逆時針轉(zhuǎn)過一微小角度;第六步,下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3的下層第一鉗位壓電陶瓷34和下層第二鉗位壓電陶瓷35斷電縮短,下層鉗位框架33的擴(kuò)張彈性恢復(fù),下層鉗位框架33與輸出軸5之鉗位接觸;至此作動器裝置恢復(fù)到作動前的初始狀態(tài),并且與初始狀態(tài)相比,輸出軸5在下層驅(qū)動結(jié)構(gòu)3以及上層驅(qū)動結(jié)構(gòu)4的推動下向逆時針方向發(fā)生微小角度的轉(zhuǎn)動,循環(huán)上述過程即實現(xiàn)輸出軸5逆時針大角度旋轉(zhuǎn)作動。

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