一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器及方法技术

一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器及方法，该作动器包括外壳，具有一级放大特点和钳位功能的一体化驱动机构，驱动机构内部安装着两个过盈配合的压电堆，角位移输出轴，以及将驱动机构与外壳固定在一起的两个螺钉；其中一个压电堆起到钳位的功能，另一个压电堆，通过控制电压的极性和幅值来驱动输出轴发生双向的旋转运动；本发明专利技术仅使用两个压电堆来完成作动功能，不仅通过一级放大，还具有结构简单，便于装配，作动精准的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器及方法
本专利技术涉及一种压电角位移作动装置，具体涉及一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器及方法。
技术介绍
基于逆压电效应的压电作动器具有分辨率高、输出力大、功耗小等优点，在国防、航天航空、机械制造等重要领域有广泛的应用，随着需求和技术手段的不断发展，对作动器的要求也越来越高。由于压电材料输出位移较小，目前的角位移作动器大多需要三个或三个以上的压电堆驱动，故迫切需要一种结构简单，分辨率高，易于控制的压电作动装置。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器及方法，通过两个压电堆的相互配合，实现高精度的角位移作动，同时具有钳位功能，能对输出角位移进行保持。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器，包括外壳5，具有一级放大特点和钳位功能的一体化驱动机构1，一体化驱动机构1包括一端固定在外壳5上位于x方向上的支撑臂102，所述支撑臂102另一端一体化对称设置有第一钳位臂104和第二钳位臂105，第一钳位臂104和第二钳位臂105上对称设置有实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器，其特征在于：包括外壳(5)，具有一级放大特点和钳位功能的一体化驱动机构(1)，一体化驱动机构(1)包括一端固定在外壳(5)上位于x方向上的支撑臂(102)，所述支撑臂(102)另一端一体化对称设置有第一钳位臂(104)和第二钳位臂(105)，第一钳位臂(104)和第二钳位臂(105)上对称设置有实现控制钳位功能的钳位臂柔性铰链(103)，第一钳位臂(104)和第二钳位臂(105)相连接处临近钳位臂柔性铰链(103)处安装有过盈配合的位于y方向上的第一压电堆(3)，第一钳位臂(104)和第二钳位臂(105)端部内侧与角位移输出轴(2)接触；所述支撑臂(10...

【技术特征摘要】
1.一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器，其特征在于：包括外壳(5)，具有一级放大特点和钳位功能的一体化驱动机构(1)，一体化驱动机构(1)包括一端固定在外壳(5)上位于x方向上的支撑臂(102)，所述支撑臂(102)另一端一体化对称设置有第一钳位臂(104)和第二钳位臂(105)，第一钳位臂(104)和第二钳位臂(105)上对称设置有实现控制钳位功能的钳位臂柔性铰链(103)，第一钳位臂(104)和第二钳位臂(105)相连接处临近钳位臂柔性铰链(103)处安装有过盈配合的位于y方向上的第一压电堆(3)，第一钳位臂(104)和第二钳位臂(105)端部内侧与角位移输出轴(2)接触；所述支撑臂(102)与外壳(5)固定处设置有支撑臂柔性铰链(101)，支撑臂(102)侧壁临近支撑臂柔性铰链(101)处一体化设置有位移输入机构，位移输入机构内设置有位于y方向上的第二压电堆(4)安装完成后，角位移输出轴(2)的圆心应在第一钳位臂(104)和第二钳位臂(105)的对称轴上，以确保作动的精确性。2.根据权利要求1所述的一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器，其特征在于：第一压电堆(3)用来控制钳位状态，并且在解除钳位状态时，通过控制第二压电堆(4)的电压极性和幅值大小驱动第二压电堆(4)的伸长与缩短，再通过支撑臂(102)进行一级位移放大，使其中一个钳位臂的内壁与角位移输出轴(2)发生摩擦接触，带动角位移输出轴(2)向某一方向发生一个角度的旋转。3.权利要求1所述的一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器的作动方法，其特征在于：角位移作动器的初始状态，第二压电堆(4)通电并处于预压紧状态，并且此时整个作动器处于平衡状态，即支撑臂柔性铰链(101)处于无变形状态，记此时初始电压为平衡电压，第一压电堆(3)处于断电状态，作动器处于钳位状态；角位移作动器输出逆时针旋转时采用的步骤如下：第一步，给第一压电堆(3)通一定正向电压，第一压电堆(3)在y方向上伸长，在钳位臂柔性铰链(103)的作用下，第一钳位臂(104)、第二钳位臂(105)与角位移输出轴(2)不再接触，钳位状态被解除，此时，第一钳位臂(104)与第二钳位臂(105)不再平行，并且与对称轴成一定角度；第二步，第二压电堆(4)所加载的电压由平衡电压正向增大至设定电压值，记为最大正向电压，使第二压电堆(4)在此电压变化的作用下伸长，其一端被螺钉(6)固定，另一端输出y方向的伸长位移，使支撑臂(102)以支撑臂柔性铰链(101)为支点，根据杠杆原理，第一钳位臂(104)和第二钳位臂(105)构成的钳位机构输出一个放大的位移，此时，第二钳位臂(105)与角位移输出轴(2)发生摩擦接触，由于此时的第二钳位臂(105)与角位移输出轴(2)的相对位置已经发生变化，在运动过程中，第二钳位臂(105)与角位移输出轴(2)发生接触摩擦，会带动角位移输出轴(2)输出逆时针方向的角位移；第三步，增大给第一压电堆(3)的正向电压，使第一钳位臂(104)、第二钳位臂(105)的张角更大，第二钳位臂(105)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷俊琪，徐明龙，宋思扬，田征，武彤晖，康霞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61