[實用新型]一種直線旋轉(zhuǎn)耦合輸出型壓電驅(qū)動裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320139935.9
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN203251241U
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周輝;姜紫慶;郁洪軒;周成林;賈建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06;H02N2/14
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域：

本專利涉及壓電微位移、微轉(zhuǎn)角驅(qū)動裝置，具體指單根壓電堆疊驅(qū)動柔性結(jié)構(gòu)實現(xiàn)軸向微位移和微轉(zhuǎn)角耦合輸出的驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)：

壓電堆疊位移精度高、響應(yīng)速度快，已廣泛用于高精度位移平臺、加工精度補(bǔ)償裝置以及偏轉(zhuǎn)執(zhí)行裝置中。高精度位移平臺和加工補(bǔ)償裝置是利用壓電堆疊的位移特性，通過薄壁結(jié)構(gòu)或鉸鏈結(jié)構(gòu)的變形，在原方向或其它方向產(chǎn)生等量、放大或縮小的位移輸出；偏轉(zhuǎn)執(zhí)行裝置則主要采用鉸鏈結(jié)構(gòu)，利用杠桿原理將壓電堆疊的線位移轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)角輸出。在已出現(xiàn)的壓電堆疊驅(qū)動偏轉(zhuǎn)執(zhí)行裝置中，只有二維（X,Y向）偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)（Z向）直線位移輸出，其在結(jié)構(gòu)上分為三根壓電堆疊驅(qū)動和四根壓電堆疊驅(qū)動兩種：前者需解耦控制，增加了整個應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜度；后者存在過四點過定位的情況，給四點的同高度修配帶來難度；并且，這兩種結(jié)構(gòu)對所使用的壓電堆疊位移輸出特性的一致性有一定程度的要求。迄今為止，壓電堆疊驅(qū)動裝置要實現(xiàn)n自由度的驅(qū)動，都需要n根或更多根壓電堆疊來共同完成，且也未發(fā)現(xiàn)軸向既有位移輸出又有轉(zhuǎn)角輸出的壓電驅(qū)動裝置。

發(fā)明內(nèi)容：

本專利的目的是提供一種軸向位移輸出又有轉(zhuǎn)角輸出的壓電驅(qū)動裝置的壓電驅(qū)動裝置，包括：緊定螺釘1、堆疊安裝座2、圓柱銷3、壓電堆疊4、應(yīng)變片5、殷鋼片6、鋼珠7、耦合輸出構(gòu)件8、輸出軸9。

所述的堆疊安裝座2為2Cr13不銹鋼材質(zhì)、下端為法蘭的圓柱狀零件，上端圓柱體長度不小于7.5mm，直徑不小于15mm，圓柱體上端面中心有一個深1mm、直徑D₁+0.1mm的平底圓孔2-1，其中D₁為壓電堆疊4方形截面的外接圓直徑；圓柱上端面距中心R₁-2.5mm處有一個用于通導(dǎo)線的通孔2-2，其中R₁為上圓柱體的半徑；圓柱體側(cè)面距上端面3.2mm處有一道頂角120°等腰三角形的環(huán)形凹槽2-3，凹槽寬度4.4mm；圓柱體側(cè)面有一對夾角為60°的平面2-4，兩平面與圓柱體中心距離均為38R₁/51mm，且從圓柱體頂面至其下4.8mm，平面切除部分環(huán)形槽2-3但避開通孔2-2；法蘭厚4mm至5mm，直徑比上圓柱直徑大6mm至7mm，底面均布有三個深4mm的M3螺紋孔2-5，用于裝置與外部的安裝固定；法蘭上端面距法蘭中心R₁+1.6mm處有一個深3mm的銷釘孔2-6，用于安裝圓柱銷3；

所述的壓電堆疊4為軸向截面方形的長方體；

所述的應(yīng)變片5為基底為長方形的單向測量應(yīng)變片，測量方向長度不超過壓電堆疊4軸向長度的1/3，寬度不超過壓電堆疊4的寬度；

所述的殷鋼片6形狀與壓電堆疊4軸向截面相同，厚度比l-h大0.02mm至0.03mm，其中l(wèi)為耦合輸出構(gòu)件8、輸出軸9和鋼珠7安裝后鋼珠7最低點距離耦合輸出構(gòu)件8底面的距離，h為壓電堆疊4粘接到堆疊安裝座2后壓電堆疊4頂面到堆疊安裝座2法蘭上端面的距離；

所述的耦合輸出構(gòu)件8為0Cr17Ni7Al不銹鋼材質(zhì)圓管狀零件，外徑與堆疊安裝座2法蘭直徑相同，按內(nèi)徑可分為三段，上段長度3mm至5mm，內(nèi)徑8mm至10mm，下段長度比堆疊安裝座2上圓柱體長度大0.5mm至1mm，內(nèi)徑比堆疊安裝座2上圓柱直徑大0.02mm至0.03mm，中間段壁厚1.5mm至2.5mm，中間段和下段的長度總和比l₁+l₂+R₂大1mm至1.5mm，其中l(wèi)₁為堆疊安裝座2頂面圓孔2-1底平面到法蘭上端面的距離，l₂為壓電堆疊2長度，R₂為鋼珠7半徑；下段圓管側(cè)面距底面l₁-2mm處有均布的3個M3螺紋通孔8-1；下段圓管側(cè)面距底面l₁-1mm高度有2個孔中心線成60°角的M3螺紋通孔8-2，且二者與螺紋孔8-1中一個的夾角均為30°；圓管底面距中心R₁+1.6mm處有安裝圓柱銷3的銷釘孔8-3，深6mm，其位置滿足安裝時側(cè)向3個螺孔8-1均能對準(zhǔn)堆疊安裝座2側(cè)面的凹槽2-3,且另2個螺紋孔8-2正對著堆疊安裝座2側(cè)面的兩個平面2-4；中間段側(cè)面有3根或3根以上螺旋槽8-4貫穿管壁，螺旋槽寬度2mm到4mm，導(dǎo)程大于D₂而小于10D₂，螺旋槽上下邊緣距中間段圓管的上下端均為1mm；