CN103326616B - 一种大步长尺蠖式作动器 - Google Patents

Abstract

一种大步长尺蠖式作动器，所述作动器安装于滑轨内部，包括连接环，固定连接于连接环两端的第一箝位机构和第二箝位机构，固定连接于连接环中部的作动环，伸长压电堆安装在作动环内部，第一箝位压电堆安装在第一箝位机构内部，第二箝位压电堆安装在第二箝位机构内部，所述第一箝位机构、连接环和第二箝位机构组成作动器外部框架；所述外部框架采用慢走丝线切割机床一体加工而成；所述第一箝位机构、第二箝位机构、连接环和作动环采用桥式位移放大机构；本发明作动器步长大，行进速率高，可实现断电箝位，同时具有结构紧凑，体积小，重量轻的特点。

Description

一种大步长尺蠖式作动器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种压电作动器，具体涉及一种大步长尺蠖式作动器。

背景技术

[0002] 尺蠖式作动器又称为步进式作动器，通过协调控制箝位机构和作动环以实现类似于尺蠖爬行的步进。由于具有较长的行程，同时兼具较高的位移输出分辨率因此广泛应用于微电子技术、生物工程、航天工程等领域。但现有的尺蠖式作动器存在步长较小的问题，导致其位移输出速率较低。

发明内容

[0003] 为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种大步长尺蠖式作动器，该作动器步长大，行进速率高，可实现断电箝位，同时具有结构紧凑，体积小，重量轻的特点。

[0004] 为达到以上目的，本发明采用如下技术方案:

[0005] 一种大步长尺蠖式作动器，所述作动器安装于滑轨8内部，包括连接环3，固定连接于连接环3两端的第一箝位机构I和第二箝位机构6，固定连接于连接环3中部的作动环4，伸长压电堆5安装在作动环4内部，第一箝位压电堆2安装在第一箝位机构I内部，第二箝位压电堆7安装在第二箝位机构6内部，所述第一箝位机构1、连接环3和第二箝位机构6组成作动器外部框架9。

[0006] 所述外部框架9采用慢走丝线切割机床一体加工而成。

[0007] 所述第一箝位机构1、第二箝位机构6、连接环3和作动环4采用桥式位移放大机构。

[0008] 本发明和现有技术相比，具有如下优点:

[0009] 本发明伸长压电堆5通电伸长后，对作动环4沿X方向输入位移，该位移放大后沿y方向输出，导致连接环3沿y方向受拉，即对连接环3沿y方向输入位移，该位移被放大后沿连接环3的X方向输出。从而导致伸长压电堆5输出的位移被放大两次后由连接环3的X方向输出，因此该作动器在步进时得每一步可具有较大步长。

[0010] 除此之外，当压电堆2和压电堆7通电之前，第一箝位机构I和第二箝位机构6即保持于箝位状态，当压电堆2和压电堆7通电后，第一箝位机构I和第二箝位机构6纵向长度增加，横向长度减小，从而与滑轨8脱离接触，解除箝位状态。因此当压电堆2和压电堆7断电后，第一箝位机构I和第二箝位机构6恢复原长，实现作动器的断电箝位。

附图说明

[0011] 图1为本发明结构示意图。

[0012] 图2为桥式位移放大机构原理图。

[0013] 图3为外部框架9示意图。

[0014] 图4为作动环4示意图。

具体实施方式

[0015] 以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

[0016] 如图1所示，本发明一种大步长尺蠖式作动器，所述作动器安装于滑轨8内部，包括连接环3,固定连接于连接环3两端的第一箝位机构I和第二箝位机构6,固定连接于连接环3中部的作动环4，伸长压电堆5安装在作动环4内部，第一箝位压电堆2安装在第一箝位机构I内部，第二箝位压电堆7安装在第二箝位机构6内部，所述第一箝位机构1、连接环3和第二箝位机构6组成作动器外部框架9。

[0017] 作为本发明的优选实施方式，所述第一箝位机构1、第二箝位机构6、连接环3和作动环4采用桥式位移放大机构。原理如图2所示，当桥式位移放大机构沿X方向长度增加后，沿y方向长度将成比例减小，从而输出位移。

[0018] 如图3所示，所述第一箝位机构1、连接环3和第二箝位机构6组成作动器外部框架9，所述外部框架9采用精密慢走丝线切割机床一体加工而成，可避免装配误差，具有加工尺寸精度高的优点。

[0019] 如图4所示,为作动环4示意图。

[0020] 如图1所示，本发明的工作原理为:伸长压电堆5通电伸长后，对作动环4沿X方向输入位移，该位移放大后沿y方向输出，导致连接环3沿y方向受拉，即对连接环3沿y方向输入位移，该位移被放大后沿连接环3的X方向输出。从而导致伸长压电堆5输出的位移被放大两次后由连接环3的X方向输出，因此该作动器在步进时得每一步可具有较大步长。

[0021] 对于第一箝位机构I和第二箝位机构6,第一箝位压电堆2和第二箝位压电堆7通电伸长后，第一箝位机构I和第二箝位机构6沿y轴方向长度减小，即与滑轨8脱离，解除箝位状态。当第一箝位压电堆2和第二箝位压电堆7断电后，第一箝位机构I和第二箝位机构6恢复原长，对滑轨8施加正压力，即进入箝位状态。具体如下:

[0022] 第一步，第二箝位压电堆7通电伸长，使第二箝位机构6与滑轨8脱离接触，第二箝位机构6解除箝位；

[0023] 第二步，伸长压电堆5通电伸长，作动环4沿y方向长度减小，导致连接环3沿y方向受拉，因此沿X方向长度增加，输出位移；

[0024] 第三步，伸长压电堆5伸长完毕后，第二箝位压电堆7恢复原长，箝位机构6恢复箝位；

[0025] 第四步，第一箝位压电堆2通电伸长，使第一箝位机构I与滑轨8脱离接触，第一箝位机构I解除箝位；

[0026] 第五步，伸长压电堆5恢复原长，因此连接环3恢复原长，作动器完成一次步进。

[0027] 通过重复上述步骤，作动器可实现大行程作动。

Claims (3)

1.一种大步长尺蠖式作动器，其特征在于:所述作动器安装于滑轨(8)内部，包括连接环(3)，固定连接于连接环(3)两端的第一箝位机构(I)和第二箝位机构(6)，固定连接于连接环(3)中部的作动环(4)，伸长压电堆(5)安装在作动环(4)内部，第一箝位压电堆(2)安装在第一箝位机构(I)内部，第二箝位压电堆(X)安装在第二箝位机构(6)内部，所述第一箝位机构(I)、连接环(3)和第二箝位机构(6)组成作动器外部框架(9);第一箝位压电堆(2)和第二箝位压电堆(7)通电之前，第一箝位机构(I)和第二箝位机构¢)即保持于箝位状态，当第一箝位压电堆(2)和第二箝位压电堆(7)通电后，第一箝位机构(I)和第二箝位机构(6)纵向长度增加，横向长度减小，从而与滑轨(8)脱离接触，解除箝位状态；因此当第一箝位压电堆(2)和第二箝位压电堆(7)断电后，第一箝位机构(I)和第二箝位机构(6)恢复原长，实现作动器的断电箝位。

2.根据权利要求1所述的一种大步长尺蠖式作动器，其特征在于:所述外部框架(9)采用慢走丝线切割机床一体加工而成。

3.根据权利要求1所述的一种大步长尺蠖式作动器，其特征在于:所述第一箝位机构(I)、第二箝位机构(6)、连接环(3)和作动环(4)采用桥式位移放大机构。