多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓電驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)，屬于折展機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]折展機(jī)構(gòu)屬于工程機(jī)械以及航空航天領(lǐng)域最為常用的一種機(jī)構(gòu)，一般應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、折展比大等優(yōu)點(diǎn)。折展機(jī)構(gòu)類型很多，套筒型的折展機(jī)構(gòu)是最為常用的一種。套筒折展機(jī)構(gòu)一般為量級或者多級套筒結(jié)構(gòu)，通過內(nèi)部套筒相對外部套筒的軸線運(yùn)動實(shí)現(xiàn)展開動作。目前，套筒折展機(jī)構(gòu)一般采用電磁電機(jī)、減速器、鋼絲、轉(zhuǎn)輪等基本元件組成的復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)展開和收回，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大，而且電磁電機(jī)一般不具備自鎖特性，能量損耗大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有套筒折展機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、能耗高的問題，本發(fā)明提供一種多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)，所述折展機(jī)構(gòu)包括壓電驅(qū)動器、內(nèi)套筒、導(dǎo)軌和外套筒；
[0005]壓電驅(qū)動器包括兩個(gè)安裝座、三個(gè)下端壓電陶瓷組、豎直陶瓷組、三個(gè)上端陶瓷組、六個(gè)柔性鉸鏈和六個(gè)驅(qū)動足；
[0006]豎直陶瓷組的上下兩個(gè)端面分別與一個(gè)安裝座固定連接;下端面的安裝座的側(cè)面安裝有三個(gè)柔性鉸鏈，所述三個(gè)柔性鉸鏈上各設(shè)置有一個(gè)下端壓電陶瓷組剩余的三個(gè)柔性鉸鏈安裝在上端面的安裝座的側(cè)面，所述剩余的三個(gè)柔性鉸鏈上各設(shè)置有一個(gè)上端壓電陶瓷組;六個(gè)柔性鉸鏈的末端各設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動足，六個(gè)驅(qū)動足的末端面均與外套筒的內(nèi)表面緊密接觸;上端面的安裝座上端與內(nèi)套筒一端固定連接;導(dǎo)軌設(shè)置在內(nèi)套筒和外套筒之間，限制內(nèi)套筒繞外套筒的轉(zhuǎn)動自由度。
[0007]所述壓電驅(qū)動器的六個(gè)驅(qū)動足與外套筒接觸處的曲率和外套筒內(nèi)壁半徑相同。
[0008]所述三個(gè)下端壓電陶瓷組和三個(gè)上端陶瓷組的軸線均與豎直陶瓷組的軸線垂直。
[0009]所述三個(gè)下端壓電陶瓷組中相鄰兩個(gè)下端壓電陶瓷組的夾角為120度，三個(gè)上端陶瓷組中相鄰兩個(gè)上端陶瓷組的夾角為120度。
[0010]上端面的安裝座與內(nèi)套筒的連接方式為螺紋連接或者銷連接。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)利用了壓電驅(qū)動器力(矩)密度大、無需減速和運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，能夠大大簡化套筒折展機(jī)構(gòu)的驅(qū)動裝置，有效減小套筒展開機(jī)構(gòu)的重量，并且無需潤滑，更加適應(yīng)空間工作環(huán)境;具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、能量損耗低等優(yōu)點(diǎn)，且加工裝配十分簡便。
【附圖說明】
[0012]圖1是【具體實(shí)施方式】中多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)的剖視圖；
[0013]圖2是圖1中壓電驅(qū)動器1的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是圖2所示壓電驅(qū)動器1中下端壓電陶瓷組1-2與柔性鉸鏈1-5組合結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]結(jié)合圖1、圖2和圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)，所述折展機(jī)構(gòu)包括壓電驅(qū)動器1、內(nèi)套筒2、導(dǎo)軌3和外套筒4;
[0016]壓電驅(qū)動器1包括兩個(gè)安裝座1-1、三個(gè)下端壓電陶瓷組1-2、豎直陶瓷組1-3、三個(gè)上端陶瓷組1 -4、六個(gè)柔性鉸鏈1 -5和六個(gè)驅(qū)動足1 -6 ；
[0017]豎直陶瓷組1-3的上下兩個(gè)端面分別與一個(gè)安裝座1-1固定連接;下端面的安裝座1-1的側(cè)面安裝有三個(gè)柔性鉸鏈1-5，所述三個(gè)柔性鉸鏈1-5上各設(shè)置有一個(gè)下端壓電陶瓷組1-2;剩余的三個(gè)柔性鉸鏈1-5安裝在上端面的安裝座1-1的側(cè)面，所述剩余的三個(gè)柔性鉸鏈1-5上各設(shè)置有一個(gè)上端壓電陶瓷組1-4;六個(gè)柔性鉸鏈1-5的末端各設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動足1-6，六個(gè)驅(qū)動足1-1的末端面均與外套筒4的內(nèi)表面緊密接觸;上端面的安裝座1-1上端與內(nèi)套筒2—端固定連接;導(dǎo)軌3設(shè)置在內(nèi)套筒2和外套筒4之間，限制內(nèi)套筒2繞外套筒4的轉(zhuǎn)動自由度。
[0018]本實(shí)施方式中的壓電驅(qū)動器采用蠕動式工作方式，壓電驅(qū)動器與內(nèi)套筒固定連接；
[0019]壓電驅(qū)動器是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為陶瓷的變形，而帶動驅(qū)動足運(yùn)動。其中蠕動式壓電驅(qū)動器可通過多組驅(qū)動足與動子(或固定面)的交換接觸和驅(qū)動足平行于動子(或固定面)的移動，并經(jīng)摩擦耦合，帶動動子(或驅(qū)動器自身)的運(yùn)動。其具有無需變速機(jī)構(gòu)、無電磁干擾、響應(yīng)速度快和斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn)。
[0020]本實(shí)施方式的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)在應(yīng)用的時(shí)候，三個(gè)下端壓電陶瓷組1-2接第一相驅(qū)動信號，豎直陶瓷組1-3接第二相驅(qū)動信號，三個(gè)上端壓電陶瓷組1-4接第三相驅(qū)動信號；通過控制驅(qū)動信號為正電壓或者負(fù)電壓，可以控制陶瓷組運(yùn)動狀態(tài)為伸長或者縮短;下端壓電陶瓷組1-2和上端壓電陶瓷組1-4伸長時(shí)驅(qū)動足1-6與外套筒4內(nèi)壁保持脫離，下端壓電陶瓷組1-2和上端壓電陶瓷組1-4縮短時(shí)驅(qū)動足1-6與外套筒4內(nèi)壁保持緊密接觸;豎直陶瓷組1-3的伸長或者縮短用于帶動內(nèi)套筒2相對外套筒4產(chǎn)生軸向位移;通過設(shè)定三相驅(qū)動信號的相位差，可以實(shí)現(xiàn)套筒折展機(jī)構(gòu)的展開或者收回。
[0021]套筒展開動作時(shí)序:
[0022](1)三個(gè)下端壓電陶瓷組1-2縮短，其對應(yīng)的三個(gè)下端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁接觸，三個(gè)上端壓電陶瓷組1-4伸長，三個(gè)上端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁脫離接觸；
[0023](2)豎直壓電陶瓷組伸長，進(jìn)而帶動內(nèi)套筒2沿外套筒4軸線向上展開；
[0024](3)三個(gè)下端壓電陶瓷組1-2伸長，其對應(yīng)的三個(gè)下端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁脫離接觸，三個(gè)上端壓電陶瓷組1-4縮短，三個(gè)上端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁接觸；
[0025](4)豎直壓電陶瓷組縮短，進(jìn)而帶動三個(gè)下端壓電陶瓷組1-2沿外套筒4軸線向上運(yùn)動；
[0026](5)重復(fù)上述(1)至(4)，則可以是實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的逐步向上展開。
[0027]套筒收回動作時(shí)序:
[0028](1)三個(gè)下端壓電陶瓷組1-2伸長，其對應(yīng)的三個(gè)下端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁脫離接觸，三個(gè)上端壓電陶瓷組1-4縮短，三個(gè)上端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁接觸；
[0029](2)豎直壓電陶瓷組伸長，進(jìn)而帶動三個(gè)下端壓電陶瓷組1-2沿外套筒4軸線向下運(yùn)動；
[0030](3)三個(gè)下端壓電陶瓷組1-2縮短，其對應(yīng)的三個(gè)下端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁接觸，三個(gè)上端壓電陶瓷組1-4伸長，三個(gè)上端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁脫離接觸；
[0031](4)豎直壓電陶瓷組縮短，進(jìn)而帶動內(nèi)套筒2沿外套筒4軸線向下收回；
[0032](5)重復(fù)上述(1)至(4)，則可以是實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的逐步收回。
[0033]本實(shí)施方式中，所述壓電驅(qū)動器的六個(gè)驅(qū)動足1-6與外套筒4接觸處的曲率和外套筒4內(nèi)壁半徑相同，這樣可以使驅(qū)動足1-6與外套筒4內(nèi)壁面接觸，能夠增強(qiáng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0034]本實(shí)施方式中，所述三個(gè)下端壓電陶瓷組1-2和三個(gè)上端陶瓷組1-4的軸線均與豎直陶瓷組1-3的軸線垂直，這樣可以使得驅(qū)動足1-6在與外套筒4內(nèi)壁接觸時(shí)不會產(chǎn)生偏載。
[0035]本實(shí)施方式中，所述三個(gè)下端壓電陶瓷組1-2中相鄰兩個(gè)下端壓電陶瓷組1-2的夾角為120度，三個(gè)上端陶瓷組1-4中相鄰兩個(gè)上端陶瓷組1-4的夾角為120度，根據(jù)三點(diǎn)確定圓心的原理，并且三點(diǎn)在圓周上均布時(shí)，可以使得各個(gè)驅(qū)動足1-6在接觸外套筒4內(nèi)壁時(shí)受力相等。
[0036]本實(shí)施方式中，上端面的安裝座1-1與內(nèi)套筒2的連接方式為螺紋連接或者銷連接，這樣能夠有保證連接的可靠性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述折展機(jī)構(gòu)包括壓電驅(qū)動器(1)、內(nèi)套筒(2)、導(dǎo)軌(3)和外套筒(4); 壓電驅(qū)動器(1)包括兩個(gè)安裝座(1-1)、三個(gè)下端壓電陶瓷組(1-2)、豎直陶瓷組(1-3)、三個(gè)上端陶瓷組(1-4)、六個(gè)柔性鉸鏈(1-5)和六個(gè)驅(qū)動足(1-6); 豎直陶瓷組(1-3)的上下兩個(gè)端面分別與一個(gè)安裝座(1-1)固定連接;下端面的安裝座(1-1)的側(cè)面安裝有三個(gè)柔性鉸鏈(1-5)，所述三個(gè)柔性鉸鏈(1-5)上各設(shè)置有一個(gè)下端壓電陶瓷組(1-2);剩余的三個(gè)柔性鉸鏈(1-5)安裝在上端面的安裝座(1-1)的側(cè)面，所述剩余的三個(gè)柔性鉸鏈(1-5)上各設(shè)置有一個(gè)上端壓電陶瓷組(1-4);六個(gè)柔性鉸鏈(1-5)的末端各設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動足(1-6)，六個(gè)驅(qū)動足(1-1)的末端面均與外套筒(4)的內(nèi)表面緊密接觸；上端面的安裝座(1-1)上端與內(nèi)套筒(2)—端固定連接;導(dǎo)軌(3)設(shè)置在內(nèi)套筒(2)和外套筒(4)之間，限制內(nèi)套筒(2)繞外套筒(4)的轉(zhuǎn)動自由度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述壓電驅(qū)動器的六個(gè)驅(qū)動足(1-6)與外套筒(4)接觸處的曲率和外套筒(4)內(nèi)壁半徑相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述三個(gè)下端壓電陶瓷組(1-2)和三個(gè)上端陶瓷組(1-4)的軸線均與豎直陶瓷組(1-3)的軸線垂直。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述三個(gè)下端壓電陶瓷組(1-2)中相鄰兩個(gè)下端壓電陶瓷組(1-2)的夾角為120度，三個(gè)上端陶瓷組(1-4)中相鄰兩個(gè)上端陶瓷組(1-4)的夾角為120度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)，其特征在于，上端面的安裝座(1-1)與內(nèi)套筒(2)的連接方式為螺紋連接或者銷連接。
【專利摘要】多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機(jī)構(gòu)，屬于折展機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有套筒折展機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、能耗高的問題。本發(fā)明包括壓電驅(qū)動器、內(nèi)套筒、導(dǎo)軌和外套筒；壓電驅(qū)動器包括六個(gè)驅(qū)動足、三個(gè)下端壓電陶瓷組、豎直陶瓷組、三個(gè)上端陶瓷組和兩個(gè)安裝座；豎直陶瓷組上下兩個(gè)端面分別連接一個(gè)安裝座，三個(gè)下端壓電陶瓷組安裝在下端面的安裝座的側(cè)面，三個(gè)上端陶瓷組安裝在上端面的安裝座的側(cè)面；每個(gè)下端壓電陶瓷組和每個(gè)上端陶瓷組的末端各固定連接一個(gè)驅(qū)動足，六個(gè)驅(qū)動足的末端面均與外套筒的內(nèi)表面緊密接觸；上端面的安裝座上端與內(nèi)套筒一端固定連接；導(dǎo)軌設(shè)置在內(nèi)套筒和外套筒之間，限制內(nèi)套筒繞外套筒的轉(zhuǎn)動自由度。本發(fā)明用于折展機(jī)構(gòu)制作。
【IPC分類】H02N2/02, H02N2/04
【公開號】CN105450083
【申請?zhí)枴緾N201610012893
【發(fā)明人】劉英想, 閆紀(jì)朋, 陳維山, 劉軍考, 馮培連
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2016年1月8日