[發明專利]一種大步長尺蠖式作動器

有效

• 申請號: 201310202368.1
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103326616A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 敬子建;徐明龍;吳成松
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02N2/04
• 分類號: H02N2/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及一種壓電作動器，具體涉及一種大步長尺蠖式作動器。

背景技術

尺蠖式作動器又稱為步進式作動器，通過協調控制箝位機構和作動環以實現類似于尺蠖爬行的步進。由于具有較長的行程，同時兼具較高的位移輸出分辨率因此廣泛應用于微電子技術、生物工程、航天工程等領域。但現有的尺蠖式作動器存在步長較小的問題，導致其位移輸出速率較低。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種大步長尺蠖式作動器，該作動器步長大，行進速率高，可實現斷電箝位，同時具有結構緊湊，體積小，重量輕的特點。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種大步長尺蠖式作動器，所述作動器安裝于滑軌8內部，包括連接環3，固定連接于連接環3兩端的第一箝位機構1和第二箝位機構6，固定連接于連接環3中部的作動環4，伸長壓電堆5安裝在作動環4內部，第一箝位壓電堆2安裝在第一箝位機構1內部，第二箝位壓電堆7安裝在第二箝位機構6內部，所述第一箝位機構1、連接環3和第二箝位機構6組成作動器外部框架9。

所述外部框架9采用慢走絲線切割機床一體加工而成。

所述第一箝位機構1、第二箝位機構6、連接環3和作動環4采用橋式位移放大機構。

本發明和現有技術相比，具有如下優點：

本發明伸長壓電堆5通電伸長后，對作動環4沿x方向輸入位移，該位移放大后沿y方向輸出，導致連接環3沿y方向受拉，即對連接環3沿y方向輸入位移，該位移被放大后沿連接環3的x方向輸出。從而導致伸長壓電堆5輸出的位移被放大兩次后由連接環3的x方向輸出，因此該作動器在步進時得每一步可具有較大步長。

除此之外，當壓電堆2和壓電堆7通電之前，第一箝位機構1和第二箝位機構6即保持于箝位狀態，當壓電堆2和壓電堆7通電后，第一箝位機構1和第二箝位機構6縱向長度增加，橫向長度減小，從而與滑軌8脫離接觸，解除箝位狀態。因此當壓電堆2和壓電堆7斷電后，第一箝位機構1和第二箝位機構6恢復原長，實現作動器的斷電箝位。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為橋式位移放大機構原理圖。

圖3為外部框架9示意圖。

圖4為作動環4示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。

如圖1所示，本發明一種大步長尺蠖式作動器，所述作動器安裝于滑軌8內部，包括連接環3，固定連接于連接環3兩端的第一箝位機構1和第二箝位機構6，固定連接于連接環3中部的作動環4，伸長壓電堆5安裝在作動環4內部，第一箝位壓電堆2安裝在第一箝位機構1內部，第二箝位壓電堆7安裝在第二箝位機構6內部，所述第一箝位機構1、連接環3和第二箝位機構6組成作動器外部框架9。

作為本發明的優選實施方式，所述第一箝位機構1、第二箝位機構6、連接環3和作動環4采用橋式位移放大機構。原理如圖2所示，當橋式位移放大機構沿x方向長度增加后，沿y方向長度將成比例減小，從而輸出位移。

如圖3所示，所述第一箝位機構1、連接環3和第二箝位機構6組成作動器外部框架9，所述外部框架9采用精密慢走絲線切割機床一體加工而成，可避免裝配誤差，具有加工尺寸精度高的優點。

如圖4所示，為作動環4示意圖。

如圖1所示，本發明的工作原理為：伸長壓電堆5通電伸長后，對作動環4沿x方向輸入位移，該位移放大后沿y方向輸出，導致連接環3沿y方向受拉，即對連接環3沿y方向輸入位移，該位移被放大后沿連接環3的x方向輸出。從而導致伸長壓電堆5輸出的位移被放大兩次后由連接環3的x方向輸出，因此該作動器在步進時得每一步可具有較大步長。

對于第一箝位機構1和第二箝位機構6，第一箝位壓電堆2和第二箝位壓電堆7通電伸長后，第一箝位機構1和第二箝位機構6沿y軸方向長度減小，即與滑軌8脫離，解除箝位狀態。當第一箝位壓電堆2和第二箝位壓電堆7斷電后，第一箝位機構1和第二箝位機構6恢復原長，對滑軌8施加正壓力，即進入箝位狀態。具體如下：

第一步，第二箝位壓電堆7通電伸長，使第二箝位機構6與滑軌8脫離接觸，第二箝位機構6解除箝位；

第二步，伸長壓電堆5通電伸長，作動環4沿y方向長度減小，導致連接環3沿y方向受拉，因此沿x方向長度增加，輸出位移；

第三步，伸長壓電堆5伸長完畢后，第二箝位壓電堆7恢復原長，箝位機構6恢復箝位；

第四步，第一箝位壓電堆2通電伸長，使第一箝位機構1與滑軌8脫離接觸，第一箝位機構1解除箝位；