[發明專利]一種基于壓電作動的主被動一體化振動控制器

有效

• 申請號: 201910405605.1
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110131352B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 張來喜;吳明亮;彭軍
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: F16F13/00
• 分類號: F16F13/00;F16F7/104;F16F7/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊瀟;廖輝

本發明公開了一種基于壓電作動的主被動一體化振動控制器，包括連接件、隔振彈性材料、支撐桿、動力吸振組件及壓電作動器；連接件端面用于連接外部被隔振物體，外部電主軸的軸向振動由動力吸振組件抑制后通過連接件傳遞給被隔振物體；動力吸振組件通過支撐桿軸向安裝在連接件上，且動力吸振組件與連接件之間設置隔振彈性材料，支撐桿水平安裝，限制動力吸振組件的周向轉動；壓電作動器固定在動力吸振組件上，且位于被隔振物體一側的軸向方向，半主動抑制軸向振動。本發明能夠有效抑制從振動源傳遞到被隔振物體的軸向振動。

技術領域

本發明涉及振動控制技術領域，具體涉及一種基于壓電作動的主被動一體化振動控制器。

背景技術

機器人在制孔過程中由于其固有剛度不足，在特殊工況下會導致振動甚至顫振，影響制孔精度、質量和刀具壽命，而目前應用位置和剛度補償技術，可以對選擇性的負載變化造成的位姿誤差進行預測與補償，末端執行器上的壓緊力也可以對軸向鉆削力進行補償。但是，對于制孔過程中由各種復雜激勵所引起的末端執行器與機器人本體的耦合振動，補償難度則大為提高。因此設計一種振動控制器隔離從電主軸傳遞到機器人末端執行器的振動至關重要。

傳統的被動隔振器在一定范圍內能夠隔振的頻率帶較窄，不能對外界激勵的變化做出實時響應。現有的鏜桿減振結構，其主要工作原理為：在鏜桿內部加入剛度可變的動力吸振器，通過改變動力吸振器剛度從而減小鏜桿自身的振動，但其使用傳統電機連接滾珠絲杠的方式改變動力吸振器剛度會造成響應速度慢，不能及時調節剛度的缺陷，而且其對于軸向的振動控制只有動力吸振組件的主動振動控制，并沒有隔振等被動振動控制部分。制孔過程中主要以軸向與扭轉振動為主，因此需要以控制軸向振動為主。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于壓電作動的主被動一體化振動控制器，能夠有效抑制從振動源傳遞到被隔振物體的軸向振動。

本發明采取的技術方案如下：

一種基于壓電作動的主被動一體化振動控制器，包括連接件、隔振彈性材料、支撐桿、動力吸振組件及壓電作動器；

所述連接件端面用于連接外部被隔振物體，外部電主軸的軸向振動由動力吸振組件抑制后通過連接件傳遞給被隔振物體；所述動力吸振組件通過支撐桿軸向安裝在連接件上，且動力吸振組件與連接件之間設置隔振彈性材料，所述支撐桿水平安裝，限制動力吸振組件的周向轉動；壓電作動器固定在動力吸振組件上，且位于被隔振物體一側的軸向方向，半主動抑制軸向振動。

進一步地，所述半主動振動控制器進一步包括外殼、阻尼油及密封件；

所述動力吸振組件一側固定在外殼內，另一側穿過外殼上的通孔與壓電作動器連接，所述外殼上的通孔通過密封件密封；所述外殼內填充阻尼油。

進一步地，所述動力吸振組件包括兩塊吸振彈性材料和質量塊，一塊吸振彈性材料設置在質量塊一側與外殼內壁之間，另一塊設置在質量塊另一側與壓電作動器之間。

進一步地，所述質量塊沿外部電主軸軸線方向對稱設有凹槽。

進一步地，所述吸振彈性材料與壓電作動器之間固定連接推板。

進一步地，所述隔振彈性材料選用金屬彈性材料，吸振彈性材料選用橡膠材料。

進一步地，所述隔振彈性材料和吸振彈性材料在初始狀態均處于壓縮狀態。

進一步地，所述支撐桿采用兩個，分布在壓電作動器兩側，均為花鍵軸。

進一步地，所述壓電作動器中的壓電陶瓷采用壓電疊堆。

有益效果：