CN2590272Y - 双向式智能驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双向式智能驱动器，在外壳内右端T型的主动杆上从左而右依次装有推力轴承、力传感器、压电堆，从主动杆头部向左依次装有球铰链、力传感器、压电堆、垫圈、弹簧用端盖螺母压紧，另一主动杆与端盖螺母相连。压电堆中每两个相邻的压电片极化方向相反，压电片之间用电极引线引出。保证一个压电堆伸长时，另一个压电堆缩短。本实用新型具有双向出力(力和位移)和出力大的特点，而且这种结构有助提高出力智能驱动器出力的线性度和刚度，若对两压电堆组合控制，可使输出的力和位移有各种变化，适合不同系统对智能驱动器的不同要求。
Description
技术领域
本实用新型利用了压电陶瓷的逆压电效应的驱动器，尤其是一种双向式智能驱动器。
背景技术
智能结构可作为自适应结构的驱动控制源，根据系统的各种要求，能自适应地改变系统的动静态性能，是一种新型的自适应驱动器。一般由传感器和驱动器等组成，并具有承载能力，其驱动的输出是力和微位移，根据其微位移的大小又分为纳米级和微米级智能构件，在国防、航空航天、核能及国民经济各个领域中广泛应用，实现高精度、高分辨率的微操作运动，如用于生物细胞的操作、医疗手术、扫描显微镜、光纤对接、微细加工、机床的微进给和微定位、半导体加工、微机器人、空间结构的保形(保持形状)和高精度定位、振动和噪声的激励和抑制等。国外，美国NASA(航空航天局)的JPL(喷气推进实验室)、MIT(麻省理工学院)，德国的PI公司，日本的京陶公司等都有相应的产品，这些产品一般采用单个驱动器(压电材料或电致伸缩材料)，为使智能驱动器承载拉力，一般用弹簧等预压装置压紧压电材料使之有具有预应力，而其拉应力通过弹簧由外壳传递，由于加较大的预载荷使得智能驱动器的出力减小，同时也使输出的位移减小，在压电堆上施加的电压驱动要克服预紧力和弹簧的作用力，要达到同样的出力(力和位移)其电压要高一倍左右。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种具有双向出力(力和位移)大的双向式智能驱动器。
本实用新型采用的技术方案如下：装在外壳内右端T型的主动杆上从左而右依次装有推力轴承、力传感器、环状压电片叠加而成的压电堆，装在外壳内左端从右而左依次装有力传感器、环状压电片叠加而成的压电堆、垫圈、弹簧，用端盖螺母拧紧，左端的主动杆通过螺母与端盖螺母相连，左面压电堆与主动杆用球铰链连接，几何尺寸和物理性能一致的两压电堆中每两个相邻的压电片极化方向相反，压电片用胶黏结，压电片之间用电极和力传感器用引线引出。
本实用新型与背景技术相比具有的有益的效果是：本智能驱动器具有双向出力(力和位移)和出力大的特点，而且这种结构有助提高出力智能驱动器出力的线性度和刚度，若对两压电堆组合控制，可使输出的力和位移富有变化，适合不同系统对智能驱动器的不同要求。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是压电堆驱动器电源连接示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，它包括装在外壳7内右端的主动杆6上从左而右依次装有推力轴承11、力传感器16、环状压电片叠加而成的压电堆9，装在外壳7内主动杆6从右向左依次装有球铰链5、力传感器4、环状压电片叠加而成的压电堆3、垫圈12、弹簧13，用端盖螺母2压紧，左端的主动杆14通过螺母1与端盖螺母2相连。几何尺寸和物理性能一致的两压电堆9、3中每两个相邻的压电片极化方向相反，压电片间用胶黏结，力传感器和压电片之间用电极引线8引出。
有两个压电堆的智能驱动器，两个压电堆9、3各承担两个方向的运动，施加电压后，如压电堆3伸长，压电堆9缩短；当施加电压的极性相反时，压电堆9伸长，压电堆3缩短，这样主动杆6可伸可缩。两压电堆9、3几何尺寸和物理性能一致，而且驱动电源也相同，但电源极性反向，保证一个伸长时，另一个缩短，且伸长量与缩短量相同，这样保证智能驱动器可受拉受压，位移可伸可缩。7是智能驱动器的外壳，其端部用端盖螺母2通过弹簧13、垫圈12分别调节两个压电堆的预紧量(压电堆的预应力)，左端的主动杆14通过螺母1与端盖螺母2相连。
在轴向安装两力传感器4和10，分别反映压电堆3和9受力情况，其智能驱动器受力大小就是两传感器的差值。
由于压电堆不能承受弯曲载荷，在压电堆3和9与主动杆6相接触处分别采用球铰5和推力轴承11，阻隔主动杆6可能传入的弯曲载荷。
压电堆采用环状压电堆，智能驱动器的主动杆6在压电堆环9中通过。压电堆中的压电片机械串联，但驱动电源并联，其驱动电源的连接方式如图2所示，压电堆3和9的压电片叠装完全相同，压电堆中每两个相邻的压电片极化方向相反，压电片用胶粘接，压电片之间用电极引线，压电堆3和9的引线如图2所示，保证压电堆3伸长时压电堆9缩短，或压电堆9伸长时压电堆3缩短。
本实用新型所采用的驱动器中压电堆为压电陶瓷外，亦可以是电致伸缩或磁致伸缩或形状记忆合金材料等，其原理相同。
Claims (2)
1.一种双向式智能驱动器，其特征在于：装在外壳(7)内右端T型的主动杆(6)上从左而右依次装有推力轴承(11)、力传感器(10)、环状压电片叠加而成的压电堆(9)，装在外壳(7)内左端从右而左依次装有力传感器(4)、环状压电片叠加而成的压电堆(3)、垫圈(12)、弹簧(13)，用端盖螺母(2)拧紧，左端的主动杆(14)通过螺母(1)与端盖螺母(2)相连，压电堆(3)与主动杆(6)用球铰链(5)连接，几何尺寸和物理性能一致的两压电堆(9、3)中每两个相邻的压电片极化方向相反，压电片用胶黏结，压电片之间用电极和力传感器一起用引线(8)引出。
2.据权利要求1所述的双向式智能驱动器，其特征在于：所说的压电片叠加而成的压电堆(9、3)为压电陶瓷或电致伸缩材料或磁致伸缩材料或形状记忆合金材料。
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