CN101594071B - 压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，包括套筒，套筒顶部开有通孔，套筒横向开有弹性细槽，套筒的内壁、外壁上分别成型有螺纹，套筒位于弹性细槽下部的侧壁上还开有细槽；还包括有金属球、螺杆及安装连接环，金属球可容置于套筒顶部的通孔，螺杆位于套筒内部并与套筒内壁螺纹螺合，安装连接环内壁成型有螺纹，安装连接环上开有安装孔，安装连接环套在所述套筒外端并与套筒外壁的螺纹螺合。本发明涉及的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，可适用于不同规格、不同形状的裸压电陶瓷驱动器的封装，其对压电陶瓷驱动器的使用性能影响很小，体积增量比带封装的压电陶瓷驱动器商品要小很多，且制作成本低，可根据安装需求直接在套筒上增加安装孔，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及机械结构设计领域，应用于微位移驱动领域，尤其是压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒。
背景技术
目前市场上有售的压电陶瓷驱动器主要有：带封装的圆柱形压电陶瓷驱动器、不带封装的圆柱形压电陶瓷驱动器和不带封装的矩形截面压电陶瓷驱动器等。带封装的压电陶瓷驱动器与不带封装的压电陶瓷驱动器相比，价格高、体积大，而且当需要将压电陶瓷驱动器与使用环境整体结构相互固定连接时，往往还需要增加转接件，增加了系统微型化的难度。不带封装的压电陶瓷驱动器安装使用时容易受损，如压电陶瓷断裂、供电线接头脱落等。
发明内容
本发明的目的是提供一种压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，可适用于不同规格、不同形状的裸压电陶瓷驱动器的封装，以解决传统技术中带封装的压电陶瓷驱动器体积大、微型化难度大，及不带封装的压电陶瓷驱动器易受损的问题。
为了达到上述目的，本发明所用的技术方案为：
压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：包括套筒，所述套筒顶部开有通孔，所述套筒上端环壁开有若干横向的弹性细槽，所述套筒位于弹性细槽下部的侧壁上还开有若干竖向的细槽，所述套筒上弹性细槽下部的内壁、外壁上分别成型有螺纹；还包括有金属球、压电陶瓷、螺杆及安装连接环，所述螺杆位于套筒内部并与套筒下部的内壁螺纹螺合，所述的压电陶瓷上放置于螺杆上，所述金属球置于压电陶瓷上，并容置于所述套筒顶部的通孔内，所述安装连接环内壁成型有螺纹，安装连接环上开有安装孔，所述安装连接环套在所述套筒外端并与套筒外壁的螺纹螺合。
所述的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：所述的弹性细槽相互交错设置。
所述的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：所述的横向的弹性细槽对称于轴平面切割，其张角θ大于240°，弹性细槽均匀设置。
所述的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：压电陶瓷与螺杆之间设有垫片。
所述的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：套筒输出的位移δ与套筒对压电陶瓷驱动器产生的载荷力F、套筒厚度d、横向的弹性细槽的个数n、横向的弹性细槽的宽度t、横向的弹性细槽的间距b以及横向的弹性细槽的张角θ之间具有如下关系式：δ＝e-49.8496d-0.568449t2.66046n1.45484b-5.75683θ9.43557F0.988036。
所述的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：所述套筒材料选用65Mn。
本发明通过在套筒上切割以一定规律分布的横向弹性细槽，从而使套筒具有柔性，可以随着压电陶瓷驱动器长度的变化而变化，传递压电陶瓷驱动器输出的位移。还可以根据压电陶瓷驱动器的最大输出位移，合理选择柔性装夹套筒和横向细槽的结构参数，使产生的附加载荷力为最小。
本发明涉及的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，可适用于不同规格、不同形状的裸压电陶瓷驱动器的封装，其对压电陶瓷驱动器的使用性能影响很小，体积增量比带封装的压电陶瓷驱动器商品要小很多，且制作成本低，可根据安装需求直接在套筒上增加安装孔，使用方便。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明外观示意图。
具体实施方式
如图1及图2所示。压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，包括套筒2，套筒2材料选用65Mn，套筒2顶部开有通孔，套筒2沿直径方向横向开有弹性细槽，横向的弹性细槽7用线切割加工而成，切割时横向的弹性细槽7对称于含轴平面切割，其张角θ大于240°，套筒2输出的位移δ与套筒2对压电陶瓷驱动器产生的载荷力F、套筒厚度d、横向的弹性细槽的个数n、横向的弹性细槽的宽度t、横向的弹性细槽的间距b以及横向的弹性细槽的张角θ之间具有如下关系式：δ＝e-49.8496d-0.568449t2.66046n1.45484b-5.75683θ9.43557F0.988036。套筒2上弹性细槽下部的内壁、外壁上分别成型有螺纹，套筒2位于弹性细槽下部的侧壁上还开有竖向的细槽；还包括有钢球1、螺杆5及安装连接环6，钢球1可容置于套筒2顶部的通孔，螺杆5位于套筒2内部并与套筒2内壁螺纹螺合，螺杆2上端设有垫片4，压电陶瓷3设于套筒2内部，钢球1位于套筒2顶部的开孔中，其下端与压电陶瓷3顶端接触，压电陶瓷3底端接触垫片4。安装连接环6内壁成型有螺纹，安装连接环6上开有安装孔，安装连接环6套在套筒2外端并与套筒2外壁的螺纹螺合。
套筒2上的横向弹性细槽7，通过它的变形使钢球1与伸长或缩短的压电陶瓷3紧密接触，由钢球1输出位移；套筒2的竖向细槽用于引出压电陶瓷3的电源线。套筒2下端加工有内外螺纹，其内螺纹用于螺杆5，使套筒2与压电驱动器3连成一体；其外螺纹用于连接安装连接环6，安装连接环6上有与使用环境整体结构相固连的安装孔；若设计套筒2外螺纹的尺寸略小于安装连接环6内螺纹的尺寸，则可通过竖向细槽的变形消除两个螺纹付间隙的影响，提高压电陶瓷驱动器的安装定位精度。
套筒材料选用65Mn，横向弹性细槽7用线切割加工而成，切割的张角θ必须大于240。且为仅输出轴向力，横向弹性槽须对称于含轴平面切割，如第一圈槽的中点为120°(从0°切割至240°)，第二圈的中点就应为300°，第三圈的中点又为120°，第四圈的中点又为300°，以此类推。柔性装夹套筒输出的位移与柔性装夹套筒对压电陶瓷驱动器产生的载荷力F、弹性套筒厚度d、横向弹性槽的个数n、横向弹性槽的宽度t、横向弹性槽的间距b以及横向弹性槽的张角θ之间具有如下关系式：
δ＝e-49.8496d-0.568449t2.66046n1.45484b-5.75683θ9.43557F0.988036
应根据要求输出的最大位移量，以F为最小作为设计的最优化条件，确定柔性装夹套筒厚度d、横向弹性槽的个数n、横向弹性槽的宽度t、横向弹性槽的间距b以及横向弹性槽的张角θ各个参数。以最大输出位移为10微米为例，合理选择各参数，可使F＜0.4N。
Claims (5)
1.压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：套筒顶部开有通孔，套筒上端环壁开有若干横向的弹性细槽，套筒位于弹性细槽下部的侧壁上还开有若干竖向的细槽，套筒上弹性细槽下部的内壁、外壁上分别成型有螺纹；还包括有金属球、压电陶瓷、螺杆及安装连接环，所述螺杆位于套筒内部并与套筒下部的内壁螺纹螺合，所述的压电陶瓷上放置于螺杆上，所述金属球置于压电陶瓷上，并容置于套筒顶部的通孔内，所述安装连接环内壁成型有螺纹，安装连接环上开有安装孔，所述安装连接环套在套筒外端并与套筒外壁的螺纹螺合。
2.根据权利要求1所述的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：所述的横向的弹性细槽对称于轴平面切割，其张角θ大于240°，弹性细槽均匀设置。
3.根据权利要求1所述的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：压电陶瓷与螺杆之间设有垫片。
4.根据权利要求1所述的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：套筒输出的位移δ与套筒对压电陶瓷驱动器产生的载荷力F、套筒厚度d、横向的弹性细槽的个数n、横向的弹性细槽的宽度t、横向的弹性细槽的间距b以及横向的弹性细槽的张角θ之间具有如下关系式：δ＝e-49.8496d-0.568449t2.66046n1.45484b-5.75683θ9.43557F0.988036。
5.根据权利要求1所述的压电陶瓷驱动器柔性装夹套筒，其特征在于：所述套筒材料选用65Mn。
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