【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于步进式压电作动器
,具体涉及一种基于丝杠自锁的拉压对称双向大位移压电作动器及方法。
技术介绍
压电作动器在航天、航空、医疗等领域有着极为广泛的应用。其中步进式作动器模仿自然界尺蠖的爬行方式,通过对压电叠堆微小步距位移的积累,可实现小步距、理论行程无限大、高分辨率的精密步进运动。但以往步进式压电作动器存在以下三项缺点:第一,步进式压电动作动器的输出力大小主要取决于钳位机构的钳位力大小,而传统步进式压电作动器的钳位功能均基于材料间摩擦来实现,并大多以提高正压力的途径提高相应摩擦力,这种方式使得传统步进式压电作动器的输出力难以有量级上的提升且不可靠;第二,压电堆能具有很高的承压能力但无法承受拉载荷,这使得传统步进式压电作动器能输出很大压力但仅能依靠压电堆约束机构的回弹力输出拉力,最终导致作动器的拉压力输出不对称;第三,压电堆作动行程一般在微米量级,因此以往步进式作动器各零件的加工精度也大多要求在微米量级以消除装配间隙从而尽可能提高作动器的力输出能力,但这给加工制造带来极大的挑战。
技术实现思路
为了解决以上技术难题,本专利技术的目的在于提供一种基于丝杠自锁的拉压对称双向大位移压电作动器及方法,作动器的钳位机构依靠梯型丝杆的自锁使输出力大幅度提升且钳位更加可靠,同时采用两只相对设置的压电堆实现了拉压力对称双向输出,并且此作动器各零件加工精度要求不高,装配过程 ...
【技术保护点】
一种基于丝杠自锁的拉压对称双向大位移压电作动器,其特征在于:包括下菱形约束环(7)和安装于下菱形约束环(7)内的下压电堆(6),下菱形约束环(7)的下端与下套筒(5)的下端内侧通过螺栓连接为一体,下菱形约束环(7)的上端凸出一小台作为承载肩,下套筒(5)的上端贴紧于下无刷电机定子(4)的下端面,下无刷电机定子(4)的上端面贴紧于上套筒(3)的下端,上套筒(3)、下无刷电机定子(4)和下套筒5通过螺栓连接为一体,上套筒(3)的上端内侧通过螺栓连接与上菱形约束环(8)的上端连接,上菱形约束环(8)内安装有上压电堆(9),上菱形约束环(8)的下端凸出一小台作为承载肩,上套筒(3)的上端外侧面中心位置凸出一小台作为承载肩,上套筒(3)的圆周方向分布有多个螺纹孔用于连接多个支撑柱(10),多个支撑柱(10)穿过并采用过盈配合连接上无刷电机定子(2),多个支撑柱(10)上端连接有上承载板(1),承载板(1)中心凸出一小台作为承载肩;上承载板(1)、上无刷电机定子(2)、上套筒(3)、上菱形约束环(8)、上压电堆(9)、下无刷电机定子(4)、下菱形约束环(7)、下压电堆(6)和下套筒(5)的中心均开 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于丝杠自锁的拉压对称双向大位移压电作动器,其特征在于:包
括下菱形约束环(7)和安装于下菱形约束环(7)内的下压电堆(6),下菱形
约束环(7)的下端与下套筒(5)的下端内侧通过螺栓连接为一体,下菱形约
束环(7)的上端凸出一小台作为承载肩,下套筒(5)的上端贴紧于下无刷电
机定子(4)的下端面,下无刷电机定子(4)的上端面贴紧于上套筒(3)的下
端,上套筒(3)、下无刷电机定子(4)和下套筒5通过螺栓连接为一体,上套
筒(3)的上端内侧通过螺栓连接与上菱形约束环(8)的上端连接,上菱形约
束环(8)内安装有上压电堆(9),上菱形约束环(8)的下端凸出一小台作为
承载肩,上套筒(3)的上端外侧面中心位置凸出一小台作为承载肩,上套筒(3)
的圆周方向分布有多个螺纹孔用于连接多个支撑柱(10),多个支撑柱(10)穿
过并采用过盈配合连接上无刷电机定子(2),多个支撑柱(10)上端连接有上
承载板(1),承载板(1)中心凸出一小台作为承载肩;上承载板(1)、上无刷
电机定子(2)、上套筒(3)、上菱形约束环(8)、上压电堆(9)、下无刷电机
定子(4)、下菱形约束环(7)、下压电堆(6)和下套筒(5)的中心均开有圆
通孔,丝杠(11)带有细牙螺纹,其从上述所有零件的圆通孔中从上到下依次
穿过,上承载螺母(12)和下承载螺母(13)设置有若干磁性体使其成为无刷
电机的转子并套在细牙螺纹丝杠(11)上,上承载螺母(12)置于上承载板(1)
的承载肩与上套筒(3)的承载肩中间并与两承载肩面间留有远大于上压电堆(9)
和下压电堆(6)最大位移的间隙,下承载螺母(13)置于上菱形约束环(8)
的承载肩与下菱形约束环(7)的承载肩中间并与两承载肩面间留有远大于上压
电堆(9)和下压电堆(6)最大位移间隙。
2.权利要求1所述基于梯形丝杠自锁的拉压对称双向大位移压电作动器的
作动方法,其特征在于:当丝杆(11)向上输出推力时,由于上承载螺母(12)
和下承载螺母(13)均与各承载肩面存在间隙,因此在反作用力下丝杆(11)
会带动上承载螺母(12)和下承载螺母(13)一同沿其轴向向下运动并使上承
载螺母(12)或下承载螺母(13)先贴紧于上套筒(3)的承载肩或下菱形约束
环(7)的承载肩以提供向上的推力,当上承载螺母(12)先贴紧上套筒(3)
的承载肩时,此时下承载螺母(13)与下菱形约束环(7)的承载肩及上菱形约
束环(8)的承载肩依然存在间隙而处于松弛状态,因此给其施加很小扭矩便能
够转动下承载螺母(13)使其沿丝杆(11)的轴向运动;此时为使丝杠(11)
继续向上输出推力,第一步,给下无刷电机定子(4)施加正向启动信号使下承
载螺母(13)沿丝杠(11)的轴向向下运动最终贴...
【专利技术属性】
技术研发人员:邵恕宝,徐明龙,周媛,宋思扬,陈楠,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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