CN107196553A - 基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机 - Google Patents

Abstract

一种基于可调节预压力放大机构的四通道压电舵机，它包括四个舵翼（1），其特征是所述的四个舵翼（1）均通过轴承（15）与对应的输出轴（19）相连，输出轴（19）安装在输出轴端固定架（16）上并与压电双晶片（12）的一端相连，压电双晶片（12）的另一端与可调预压力放大机构（11）相连，可调预压力放大机构（11）通过弹簧（10）安装在固定架（5）上，输出轴端固定架（16）与固定架（5）之间通过螺杆（13）相连；四个输出轴端固定架（16）与四个固定架（5）均安装在对应的圆盘（6，20）上。本发明结构新颖，紧凑，功能实用性强。

Description

基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机

技术领域

本发明涉及一种压电作动器，特别是基于压电双晶片弯曲变形驱动的作动器，具体的说是一种基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机。

背景技术

压电作动器是近年来发展起来的新型电动执行元件,它是利用压电材料的逆压电效应将电能转化为机械能。以压电致动器为执行元件的各种执行机构已经广泛的应用在微位移平台、超精密机械加工、微夹持器、扫描隧道显微镜、运动导轨、天线和阀等多个技术领域中。

现代化战争对制导兵器的性能要求越来越高，兼具快速反应与便携、精确打击性能与低成本的制导炮弹呼之欲出，出于长远的战略意义考虑，各国也在争相发展与完善制导炮弹。本发明也是在国家大力发展本国的制导弹药的背景下，提出一种机动性和灵活性好的多通道舵机控件执行装置

压电双晶片驱动器具有控制带宽高，消耗功率小，费用低等优点，这些特征和微小型智能弹药对于飞控操纵面驱动器的要求十分契合。然而其输出位移小的缺陷也成了发展压电双晶片舵面驱动器的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是针对现有的压电双晶片驱动器位移不足而影响其使用范围的问题，设计一种位置量大且可调的基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机。

本发明的技术方案是：

一种基于可调节预压力放大机构的四通道压电舵机，它包括四个舵翼1，其特征是所述的四个舵翼1均通过轴承15与对应的输出轴19相连，输出轴19安装在输出轴端固定架16上并与压电双晶片12的一端相连，压电双晶片12的另一端与可调预压力放大机构11相连，可调预压力放大机构11通过弹簧10安装在固定架5上，输出轴端固定架16与固定架5之间通过螺杆13相连且两者之间的距离可调；四个输出轴端固定架16与四个固定架5均安装在对应的圆盘（6，20）上；压电双晶片12弯曲变形促使与其紧密连接的输出轴19发生转动，从而使舵翼发生偏转，通过调节可调预压力放大机构11的输出力大小可调节舵翼的偏转角度；可调预压力放大机构11的输出力由弹簧10的预压力和压电叠堆18通电产生的纵向伸缩力组成。

所述的可调预压力放大机构11由放大机构组件17和压电叠堆18以及支撑板24组成，支撑板24与弹簧10相连，放大机构组件17绞支固定在支撑板24上并将弹簧10的力和压电叠堆18的力叠加后作用在安装在固定架5中并能在其中滑移的推杆19-1上，推杆19-1推动压电双晶片12变形从而驱动输出轴19带动舵翼1转动。

四个压电双晶片作动器分别控制四个舵翼偏转，灵活性高。

整体外部结构为一体式圆柱形结构。

弹簧10通过可调预压力放大机构11施加于固定在推杆19-1和输出轴19之间的压电双晶片12以提供轴向预压力。

所述的可调预压力放大机构11通过压电叠堆18纵向变形施加于铰链最终作用于压电双晶片从而增加其轴向预压力。

通过输出电压的调节可改变压电叠堆18以及压电双晶片12的变形程度，从而改变最终输出的偏转位移，从而弥补了舵翼偏转位移不足且不可调节的缺点。

本发明的有益效果：

本发明通过采取压电叠堆与放大机构调节压电双晶片的预压力，从而实现了：

1、舵翼偏转角度范围更大，最大输出偏转位移增大

2、由于采用了压电叠堆控制放大机构调节其对压电双晶片的轴向压力，其可控性，灵敏度，以及调节精度都有所提高。

3、本发明是采取十字交叉式四通道舵翼驱动器，其控制精度更高。

4、本发明结构新颖，紧凑，功能实用性强。

附图说明

图1是本发明现有舵机结构外观图。

图2是舵机整体结构示意图。

图3是舵翼机构装置示意图。

图4是驱动机构示意图。

图5是图4的右视图。

图6是图4的俯视图。

图7是预压力调节装置示意图。

图8是预压力调节工作示意图。

图中：1是舵翼，5是放大机构固定架，10是弹簧，12是压电双晶片，13是螺杆，15是轴承，16是输出端固定架，17是放大机构组件，18是压电叠堆，19-1是转动推杆，19是转轴，20是圆盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图2-8所示。

一种基于放大机构可调节预压力四通道式压电舵机，它包括四个舵翼1，外壳2、3通过四个固定螺钉4固定在固定架5的侧面，四个固定架5通过8个螺钉7固定在圆盘6、20上，四个螺钉9将四个弹簧10连接在固定架上，通过四个放大机构11给四个压电双晶片12施加轴向压力，压电双晶片分别与四个输出轴19相连，输出轴端固定架16与放大机构端固定架5通过8个螺杆13固定相连，舵翼与输出轴19由轴承15连接传动，如图2、3所示，压电双晶片12弯曲变形促使与其紧密连接的输出轴19发生转动，从而使舵翼发生偏转，通过可调预压力放大机构11可增加输出偏转位移。如图2所示，该舵机装置采取十字交叉四通道舵翼结构，由图3可知每个压电双晶片12独立控制一个舵翼，使得该舵机整体操控灵活性得以提高，输出转轴19与舵翼通过轴承15连接。整个驱动部分固定在由固定架5，螺杆13以及支架16组成的框架内，图3，4，5，6为驱动机构部分，由弹簧10与放大机构装置11以及一端连接有输出轴19，另一端连接推杆19-1的压电双晶片12组成，弹簧10将预压力通过安装有压电叠堆18的放大机构装置11施加于双晶片轴向上，如图7所示，该放大机构装置由放大机构组件17和压电叠堆18以及支撑板24组成，支撑板24与弹簧10相连，放大机构组件17绞支固定在支撑板24上，压电叠堆18也固定在支撑板24上，由于通过放大机构装置可调节双晶片12轴向预压力，使得本发明弥补了舵翼最终输出偏转位移小的缺点。

如图8所示可调节预压力工作原理图，通过调节压电叠堆18的输入电压从而改变其纵向变形，由于纵向变形产生的力f1通过组件17传递给压电双晶片，该种调节方式操作简便，可控性以及调节精度高。

本发明整体外壳2、3也可采取一体式圆柱体，以适应弹载舵机的场景需求。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种基于可调节预压力放大机构的四通道压电舵机，它包括四个舵翼（1），其特征是所述的四个舵翼（1）均通过轴承（15）与对应的输出轴（19）相连，输出轴（19）安装在输出轴端固定架（16）上并与压电双晶片（12）的一端相连，压电双晶片（12）的另一端与可调预压力放大机构（11）相连，可调预压力放大机构（11）通过弹簧（10）安装在固定架（5）上，输出轴端固定架（16）与固定架（5）之间通过螺杆（13）相连且两者之间的距离可调；四个输出轴端固定架（16）与四个固定架（5）均安装在对应的圆盘（6，20）上；压电双晶片（12）弯曲变形促使与其紧密连接的输出轴（19）发生转动，从而使舵翼发生偏转，通过调节可调预压力放大机构（11）的输出力大小可调节舵翼的偏转角度；可调预压力放大机构（11）的输出力由弹簧（10）的预压力和压电叠堆（18）通电产生的纵向伸缩力组成。

2.根据权利要求1所述的基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机，其特征是所述的可调预压力放大机构（11）由放大机构组件（17）和压电叠堆（18）以及支撑板（24）组成，支撑板（24）与弹簧（10）相连，放大机构组件（17）绞支固定在支撑板（24）上并将弹簧（10）的力和压电叠堆（18）的力叠加后作用在安装在固定架（5）中并能在其中滑移的推杆（19-1）上，推杆（19-1）推动压电双晶片（12）变形从而驱动输出轴（19）带动舵翼（1）转动。

3.根据权利要求1所述的基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机，其特征是四个压电双晶片作动器分别控制四个舵翼偏转，灵活性高。

4.根据权利要求1所述的基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机，其特征是整体外部结构为一体式圆柱形结构。

5.根据权利要求1所述的基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机，其特征是弹簧（10）通过可调预压力放大机构（11）施加于固定在推杆（19-1）和输出轴（19）之间的压电双晶片（12）以提供轴向预压力。

6.根据权利要求1所述的基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机，其特征是所述的可调预压力放大机构（11）通过压电叠堆（18）纵向变形施加于铰链最终作用于压电双晶片从而增加其轴向预压力。

7.根据权利要求1所述的基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机，其特征是通过输出电压的调节可改变压电叠堆（18）以及压电双晶片（12）的变形程度，从而改变最终输出的偏转位移，从而弥补了舵翼偏转位移不足且不可调节的缺点。