CN1481033A - S型压电微位移放大机构 - Google Patents
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Abstract
S型压电微位移放大机构由设有压电驱动器的柔性放大机构及与其相连的拉伸杆、固定柔性放大机构的固定台组成，其特征在于柔性放大机构由多个L型杠杆并联组成的，各个L型杠杆的铰支点采用了柔性铰链。当施加外部电场时，每一个压电驱动器产生机械位移，从而使杠杆力臂绕柔性铰链转动，最终沿纵向通过拉伸杆输出位移。本发明可以根据位移放大的需要，将多个L型杠杆并联在一起制作成大位移的作动筒；每个简单杠杆是独立的单元，整个机构的驱动力不会因为多个杠杆的并联而减小；采用柔性铰链，无摩擦，无间隙。
Description
所属技术领域
本发明涉及传动机械，特指一种S型压电微位移放大机构。
背景技术
随着以机器人为代表的机械装置的迅速发展，驱动装置日益显得重要。以前多数传动装置是用电机或液压装置，然而，电机或液压装置存在着许多不足，例如：重量较重、结构复杂、体积大、维修困难等，且频率响应不高，不能满足一些现代控制器件的需要，给工程应用带来了问题。
为了解决上述问题，国外利用压电陶瓷作为驱动器的研究与应用越来越多，如：机械杠杆、液压放大机构、菱形机构等。对采用压电驱动器的研究申请专利的主要有：1998年Hayes，Jr.；Edward James利用压电驱动器作阀门控制(USPatent 5,779,149)；1998年Hassler，Jr.；William L.采用两层杠杆放大机构对层叠型压电驱动器作位移放大(US Patent 6,157,115)。
在国内，主要是南京航空航天大学对压电驱动放大机构进行了初步的研究。
压电陶瓷以其优越的驱动性能，在微位移驱动领域的应用发展迅速，取得了良好的效果。但从总体上看，压电陶瓷驱动器的应用研究还大多集中于零点几微米至几十微米的位移驱动行程，对于需要在几百微米位移以上的行程驱动方面，就无法直接利用压电陶瓷驱动器进行驱动，不能充分利用压电陶瓷优越的驱动性能，限制了它的应用范围。这非常需要进一步改进方法对压电陶瓷的驱动位移作更大程度的放大，以满足较大的位移运动的需要。
发明内容
本发明的目的是要提供一种驱动位移大、控制简单、无摩擦、无间隙的S型压电微位移放大机构。
本发明的目的是这样实现的：
S型压电微位移放大机构由设有压电驱动器的柔性放大机构及与其相连的拉伸杆、固定柔性放大机构的固定台组成，其特征在于柔性放大机构由多个L型杠杆并联组成的，各个L型杠杆的铰支点采用了柔性铰链。
工作过程为当施加外部电场时，每一个压电驱动器产生机械位移，从而使杠杆力臂绕柔性铰链转动，最终沿纵向通过拉伸杆输出位移。
本发明的优点在于可以根据位移放大的需要，将多个L型杠杆并联在一起制作成大位移的作动筒；每个简单杠杆是独立的单元，整个机构的驱动力不会因为多个杠杆的并联而减小；采用柔性铰链，无磨擦，无间隙。
本发明的工作原理由以下实施例及其附图给出。
附图说明
图1是本发明结构示意图
1、柔性放大机构 2、柔性铰链 3、调紧螺丝 4、层叠型压电驱动器
5、夹紧块 6、固定台 7、多层放大机构 8、拉伸杆
具体实施方式
结合图1详细说明依据本发明提出的实施例的具体结构及工作过程。
整个装置包括柔性放大机构、产生驱动力的层叠型压电驱动器、固定机构部分、输出驱动力的拉伸杆。每一层放大部分是由柔性放大机构1、柔性铰链2、调紧螺丝3和层叠型压电驱动器4组成。将各个层叠型压电驱动器4放到柔性放大机构1上，用调紧螺丝3固定在放大机构上，这样可以减小放大机构对驱动器输出位移的吸收。各个压电驱动器施加的外部电场极性相同，可同时作伸长或者缩短。当施加外部电场时，每一个压电驱动器会产生机械位移，从而使杠杆力臂绕柔性铰链转动，最终沿纵向通过拉伸杆输出位移。每一层机构放大后的位移正比于杠杆的力臂比。整个的放大部分由各个放大部分叠加在一起组成，因而总的放大位移是各层的放大位移的叠加；每一层机构放大后的驱动力反比于杠杆的力臂比，但各个放大部分叠加后总的驱动力与各层的驱动力是相同的，相比串联式杠杆放大机构的每一层机构驱动力不同，具有显著优越性。
本放大机构可以根据位移放大的需要采用多层连接在一起形成多层放大机构7。
整个的放大机构通过夹紧块5固定在固定台6上，总的输出位移由拉伸杆8来传递。
Claims (1)
1.S型压电微位移放大机构，其由设有压电驱动器的柔性放大机构及与其相连的拉伸杆、固定柔性放大机构的固定台组成，其特征在于柔性放大机构由多个L型杠杆并联组成的，各个L型杠杆的铰支点采用了柔性铰链。
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