CN102122900A - 自传感驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种精密检测技术领域的自传感驱动装置，包括：套筒、输出杆、导向机构、推力压电传感体和伸缩驱动装置，导向机构活动设置于套筒内，推力压电传感体和伸缩驱动装置固定连接，输出杆的中部与导向机构固定连接且末端与推力压电传感体或伸缩驱动装置相连接。本发明具有可以同时感知驱动器所产生的驱动位移和驱动负载的能力，通过对驱动位移或驱动负载的感知信号的反馈应用可以实现驱动器在闭环控制下的精密驱动。该驱动器集成度高、结构紧凑、结构强度高，传感和驱动灵敏、精确。特别适合研制成精密驱动器和精密电机。

Description

自传感驱动装置
技术领域
本发明涉及的是一种精密检测技术领域的装置，具体是一种自传感驱动装置。
背景技术
传统方式的位移驱动器通常只能实现直线驱动功能，其驱动位移检测通常要额外采用传感装置来实现。对于经年来的智能材料驱动器如磁致伸缩驱动器，虽然这种材料同时具有驱动和传感功能属性，但是在工程实际中，由于磁致信号的解耦和分离很那实现，并且磁致传感的非线性问题是磁致传感用于实际几乎不可能。因此，目前可以在工程实际中应用的可以同时实现驱动与传感功能的一体化集成驱动系统尚有较大的困难来实现。
经过对现有技术的检索发现，目前的驱动器件主要是单纯的驱动功能器件。其驱动效果的测试需要外置传感器进行测试，如文献2006年发表在J.Micromech.Microeng.，期刊第十六期第1227-1232页中所述的磁致伸缩驱动器和直线电机其位移测试必须依靠外置激光传感设备。真个系统组件多，测试的软硬件系统要求以及测试条件的等都有较复杂要求。驱动系统没有集成性。驱动和传感分离，也不能成为既可以驱动有可以对驱动进行自传感的智能驱动系统。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种自传感驱动装置，具有可以同时感知驱动器所产生的驱动位移和驱动负载的能力，通过对驱动位移或驱动负载的感知信号的反馈应用可以实现驱动器在闭环控制下的精密驱动。该驱动器集成度高、结构紧凑、结构强度高，传感和驱动灵敏、精确。特别适合研制成精密驱动器和精密电机。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：套筒、输出杆、导向机构、推力压电传感体和伸缩驱动装置，其中：导向机构活动设置于套筒内，推力压电传感体和伸缩驱动装置固定连接，输出杆的中部与导向机构固定连接且末端与推力压电传感体或伸缩驱动装置相连接。
所述的套筒内设有磁致伸缩体和位移压电传感体，其中：多组磁致伸缩体和位移压电传感体串联连接于套筒内并与导向机构相平行，磁致伸缩体与输出杆滑动接触。
所述的磁致伸缩体与壳体之间设有偏置永磁体。
所述的输出杆与导向机构之间设有永磁体。
本发明涉及一种双向自传感驱动装置，由两个上述自传感驱动装置连接组成。
本发明所提出的驱动器可以实现对输出力和输出位移的传感功能，并且所有传感和驱动部件集成一体形成了一个具有自传感驱动功能的驱动器。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：1、实现了一种兼有输出力和输出位移传感功能的驱动器，可以方便实现力控或位移控制或力和位移传感复合闭环驱动控制驱动器；驱动器驱动传感部件集成度高、结构简单，组成部件少，体积较小、并且安装方便，具有广泛的在驱动传感应用领域的应用价值。
基于以上优点，本发明的自传感驱动器，特别适合制成驱动和传感一体化智能驱动器或驱动位移装置。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为实施例1示意图。
图3为实施例2示意图。
图4为实施例3示意图。
图5为实施例4示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：套筒1、输出杆5、导向机构6、推力压电传感体7和伸缩驱动装置8，其中：导向机构6活动设置于套筒1内，推力压电传感体7和伸缩驱动装置8固定连接，输出杆5的中部与导向机构6固定连接且末端与推力压电传感体7相连接。
如图2所示，所述的推力压电传感体7和伸缩驱动装置8也可以互换位置。
本实施例的工作过程为：当伸缩驱动装置8受到外部激励，如伸缩驱动装置8为磁致伸缩驱动器受到外部电磁场激励，其会变形伸长，由于伸缩驱动装置8的下端固定，其伸长量将通过与其固连的推力压电传感体7传递到输出杆5，此时如果输出杆5外端设有负载，那么输出杆5外端将产生力并施加在负载上。此时作用在负载上的力通过输出杆5也同时作用在推力压电传感体7上。由于推力压电传感体7是一个如压电传感材料或压电传感器，其受力后会产生与力大小成正比的电信号。所以，当伸缩驱动装置8驱动时，其推动负载的力的大小会同时被检测到，至此，实现驱动和所产生驱动力自传感一体化驱动器。
以上作用过程对如图2所示将压电传感体7置于伸缩驱动装置8低端的结构形式同样适用，可以实现实现驱动和所产生驱动力自传感一体化驱动器。
实施例2
如图3所示，本实施例中所述的套筒1内设有磁致伸缩体2和位移压电传感体3，其中：磁致伸缩体2和位移压电传感体3串联连接于套筒1内并与导向机构6相平行，磁致伸缩体2与输出杆5滑动接触。
所述的输出杆5与导向机构6之间设有永磁体4。
本实施例的工作过程为：当伸缩驱动装置8受到外部激励，如伸缩驱动装置8为磁致伸缩驱动器受到外部电磁场激励，其会变形伸长，由于伸缩驱动装置8的下端固定，其伸长量将通过与其固连的推力压电传感体7传递到输出杆5，此时输出杆5将带动与之固连的导向机构6和永磁体4向套筒1内的磁致伸缩体2和位移压电传感体3靠近，随着永磁体4的靠近，磁致伸缩体2所感受到的永磁激励逐渐增强，磁致伸缩体2因而受该永磁场激励伸长，并将该伸长趋势所产生得力施加在位移压电传感体3上，使位移压电传感体3产生电信号。该电信号的强度与永磁体4的靠近程度，即伸缩驱动装置8传递到输出杆5上的位移量成正比。所以，此时可以通过检测位移压电传感体3产生电信号得知伸缩驱动装置8产生的位移。与此同时，如果输出杆5外端设有负载，那么输出杆5外端将产生力并施加在负载上。此时作用在负载上的力通过输出杆5也同时作用在推力压电传感体7上。由于推力压电传感体7是也一个如压电传感材料或压电传感器，其受力后会产生与推力大小成正比的电信号。所以，当伸缩驱动装置8驱动时，其推动负载的力的大小也会被检测到。
至此，所发明的驱动传感一体化驱动器可以实现驱动过程中的驱动力和驱动负载一体化自传感功能。
实施例3
如图4所示，所述的磁致伸缩体2与壳体1之间设有偏置永磁体9。
本实施例的工作过程与实施例2相同，只是在结构上在所述的磁致伸缩体2与壳体1之间设置了偏置永磁体9。该偏置永磁体9具有能够将磁致伸缩体2预偏置到其线性伸缩区间的性能。此种结构下，所能够实现的驱动位移传感灵敏度更高，位移传感更精确。
实施例4
如图5所示，本实施例为双向自传感驱动装置，由两个自传感驱动装置连接组成，其伸缩驱动装置固定连接并构成直线电机10。
本实施例的工作过程为：
对于实施例1、2、3所述的驱动传感一体化驱动器结构，将其中的伸缩驱动装置8被直线电机10替代，并且还可以在直线电机10两端各设置一个自传感装置。此种结构下，伸缩驱动装置8所能产生的单步小位移，将被可以产生长行程的直线电机10(如多步累积运动的尺蠖运动电机)的大位移所替代。与前述实施例同样的工作原理，所提出的发明可以实现基于直线电机10移动过程中的驱动和驱动行程和驱动负载自感知能力的一体化驱动传感装置。

Claims (5)

1.一种自传感驱动装置，其特征在于，包括：套筒、输出杆、导向机构、推力压电传感体和伸缩驱动装置，其中：导向机构活动设置于套筒内，推力压电传感体和伸缩驱动装置固定连接，输出杆的中部与导向机构固定连接且末端与推力压电传感体或伸缩驱动装置相连接。
2.根据权利要求1所述的自传感驱动装置，其特征是，所述的套筒内设有磁致伸缩体和位移压电传感体，其中：多组磁致伸缩体和位移压电传感体串联连接于套筒内并与导向机构相平行，磁致伸缩体与输出杆相接触。
3.根据权利要求1所述的自传感驱动装置，其特征是，所述的磁致伸缩体与壳体之间设有偏置永磁体。
4.根据权利要求1所述的自传感驱动装置，其特征是，所述的输出杆与导向机构之间设有永磁体。
5.一种双向自传感驱动装置，其特征在于，由两个上述任一权利要求所述的自传感驱动装置连接组成，其伸缩驱动装置为直线电机。
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