一种机械手指关节用压电电机支撑以及机械手指关节制造技术

本发明专利技术公开了电机制造技术领域内的一种机械手指关节用压电电机支撑，包括一对转子、一对定子、一对压电陶瓷片、三片电极片以及轴系组件，轴系组件包括转轴、轴承以及卡簧，压电陶瓷片和电极片依次以电极片、压电陶瓷片、电极片、压电陶瓷片、电极片的结构形式套装在转轴中部，且经定子压紧在一对定子之间，一对转子经轴承可转动的套设在转轴上，转子的内端面贴合在定子的外端面上，本发明专利技术结构简单，易制作，易装配，不会干扰机械手指和压电电机的运行，可用于机器人中。

A Piezoelectric Motor Support for Mechanical Finger Joint and Mechanical Finger Joint

【技术实现步骤摘要】
一种机械手指关节用压电电机支撑以及机械手指关节
本专利技术涉及一种机械手指关节，特别涉及一种机械手指关节用压电电机支撑。
技术介绍
机器人一直是本世纪发展的尖端科技，在机器人的研究中，机械手指是其中的研究难点。机械手指关节驱动拥有多种方法，气压/液压驱动、功能材料驱动和电磁电机驱动。以上各种驱动方式都有其各自的优缺点，其中应用最为广泛的是电磁电机驱动，但电磁电机因其结构原因尺寸较大，只能放置在机械手掌内部，通过腱、连杆或绳进行间接驱动手指关节。并因为电磁电机因为转动特点需要配备减速器，无疑复杂了机械手指的结构。而柱体压电电机因其大扭矩、抗干扰能力强、结构简单等原因，可以之间应用于机械手指关节处。压电电机是利用压电体在电压作用下发生振动，驱动运动件旋转或作直线运动。压电电机由运动件及振动件两部分组成，无绕组、磁体及绝缘结构。一般分为交流与直流两类压电电动机，压电电机包括压电元件，使用高频电压作为驱动电压，并且具有由定子和转子之间的摩擦产生的驱动力，在操作压电电机的原则中，高频电压被施加到压电元件，以使压电元件振动。压电电机由于压电元件的振动而在一个方向获得驱动力，以获得转子的转动。压电电机功率密度比普通电动机高得多，但机械结构受到限制。由于一般压电体的能量转换效率较低，且振动或伸缩的幅值很小，因而只能制成特殊要求的专用电动机，获得微小变位的蠕动。而在机械手指等空间位置有限的场合，对压电电机的扭矩、尺寸、结构以及应用方式均有较高要求。尤其是在支撑方面，合适的支撑方式，可以有效的提高压电电机的驱动能力和手指的控制效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种机械手指关节用压电电机支撑以及机械手指关节，其结构简单，易制作，易装配，不会干扰机械手指和压电电机的运行。本专利技术的目的是这样实现的：一种机械手指关节用压电电机支撑，包括一对转子、一对定子、一对压电陶瓷片、三片电极片以及轴系组件，所述轴系组件包括转轴、轴承以及卡簧，所述压电陶瓷片和电极片依次以电极片、压电陶瓷片、电极片、压电陶瓷片、电极片的结构形式套装在转轴中部，且经定子压紧在一对定子之间，所述一对转子经轴承可转动的套设在转轴上，轴承经卡簧卡接在转轴上，所述转子的内端面贴合在所述定子的外端面上。作为本专利技术的进一步限定，所述转子的内圈作为轴安装端，经轴承固定在转轴上，转子的外圈作为转动端，外圈的内端面贴合在定子外端面上，所述转子的内圈与外圈之间经锥面相连。作为本专利技术的进一步限定，所述转子包括经转子环、锥面支撑以及轴承座，所述转子环和轴承座之间经锥面支撑相连，所述锥面支撑与轴承座的连接处位于轴承座的外周面，所述锥形支撑与转子环的连接处位于转子环的顶部端面上，所述轴承座的厚度大于锥面支撑的厚度，且锥面支撑与轴承座轴向之间的夹角为45-70°，所述锥形支撑底端与转子环顶部端面的外侧相连，所述转子环顶部端面内侧与锥形支撑之间形成环形凹槽，所述锥形支撑的顶部与轴承座外周面中部相连。一种机械手指，包括手指动节、转动支撑、压电电机支撑、固定支撑以及手指基节，手指动节经转动支撑连接在压电电机支撑上，所述转动支撑与压电电机支撑内的转子固定在一起，转动支撑的一端以一定角度相切于转子，转动支撑另一端与手指动节固定连接；压电电机支撑内轴的两端均固定连接有固定支撑，两固定支撑的另一端固定连接在手指基节上。作为本专利技术的进一步限定，所述转动支撑与手指动节之间、固定支撑与手指基节之间均通过螺钉固定连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的机械手指关节用压电电机支撑，结构新颖，使用便捷，可以良好的保证压电电机的运行效果和机械手指基节和动节的运行状态；本专利技术设计的应用于机械手指关节包括固定支撑与转动支撑；两个固定支撑能够将压电电机固定在机械手指的基节上，并且保证压电电机的运行状态，其中固定支撑上端的轴固定端内圈设有螺纹，可与压电电机轴两端的螺纹配合，形成一个整体；固定支撑下端的基节固定端设有圆孔，使用螺丝穿过圆孔使两个固定支撑固定在机械手指基节；中端为基节支撑，弹性较大，支撑起压电电机，架空压电电机，使得电机定子部分处于自由振动状态，保证压电电机振动模态，保障电机的运行效果；转动支撑与转子一体，转动支撑两边以一定夹角与转子相切，方形顶端设有圆孔，使用螺丝穿过圆孔使机械手指动节固定在两个转子上；本专利技术的压电电机支撑通过轴上的固定支撑和转子上的转动支撑，将机械手指的动节和基节通过压电电机连接起来，固定支撑具有一定的弹性，可以保证对压电电机的振动模态不会造成干扰，本专利技术结构更为简单，制作和装配更为容易，双转子结构也进一步增大了扭矩，是一种实用性很强的支撑。附图说明图1为本专利技术机械手指关节用压电电机支撑应用示意图。图2为本专利技术中压电电机结构示意图。图3为本专利技术中转动支撑结构示意图。图4为本专利技术中固定支撑结构示意图。图5为本专利技术中转子结构示意图。图1中：手指动节a、转动支撑b、压电电机c、固定支撑d、螺丝e、手指基节f。图2中：轴1、卡簧2、轴承3、上转子4、上定子5、电极片6、压电陶瓷片7、下定子8、下转子9。图3中：动节固定端10、动节连接部11。图4中：轴固定端12、基节支撑13、基节固定端14。图5中：转子环15，锥面支撑16，轴承座17，环形凹槽18。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示的一种机械手指关节，由手指动节a、转动支撑b、双转子短柱型压电电机c、固定支撑d、螺丝e和手指基节f组成；手指动节a利用两个螺丝e分别穿过两个转动支撑b的动节固定端10设的圆孔固定在压电电机c的转子上；压电电机c的轴1两端设有螺纹，可以与固定支撑d的轴固定端12的内圈螺纹配合，使两个固定支撑d固定在轴1两端；两个固定支撑d的基节固定端14设有圆孔，采用螺丝穿过圆孔固定在手指基节f两侧，基节支撑13将双转子短柱型压电电机c支撑架空。如图2所示，所述双转子短柱型压电电机由转子、定子和轴系构成，转子由上转子4和下转子9组成，定子由上定子5、下定子8、压电陶瓷片7、电极片6组成，轴系由轴1、轴承3和卡簧2组成；轴1上设有外螺纹，外螺纹位置如图所示。上定子5和下定子8内部设有内螺纹，可与轴2通过内外螺纹连接固定在轴1上，电极片6和压电陶瓷片7套置在上定子5与下定子8之间，上转子4设置在上定子5的上方，上转子4的下端面与上定子5的上端面相接触，轴承3的外圈与上转子4内圈过盈配合，轴承3的内圈与轴1过盈配合；下转子9设置在下定子8的下方，下转子9的上端面与下定子8的下端面相接触，轴承3的外圆与下转子9内圈过盈配合，轴承3的内圈与轴1过盈配合。轴1两端的轴承3的上下两方，使用卡簧2固定。如图3所示，为所述转动支撑b，所述转动支撑b的两侧以一定角度相切于转子，形成动节连接部11，厚度与转子的转子环一致，动节固定端10中间设有圆孔。如图4所示为固定支撑结构示意图，所述固定支撑d结构分为3个部位：轴固定端12、基节支撑13、基节固定端14；所述轴固定端12中间车有圆孔，直径与轴1一致，内圈设有螺纹，可与轴1两端螺纹配合；所述基节支撑13较宽较薄，能够将双转子短柱型压电电机c撑起；所述基节固定端14中间设有圆孔，可通过螺丝e固定在手指基节f两侧。如图5所示，转子包括经转子环15、锥面支撑16以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械手指关节用压电电机支撑，其特征在于，包括一对转子、一对定子、一对压电陶瓷片、三片电极片以及轴系组件，所述轴系组件包括转轴、轴承以及卡簧，所述压电陶瓷片和电极片依次以电极片、压电陶瓷片、电极片、压电陶瓷片、电极片的结构形式套装在转轴中部，且经定子压紧在一对定子之间，所述一对转子经轴承可转动的套设在转轴上，轴承经卡簧卡接在转轴上，所述转子的内端面贴合在所述定子的外端面上。

【技术特征摘要】
1.一种机械手指关节用压电电机支撑，其特征在于，包括一对转子、一对定子、一对压电陶瓷片、三片电极片以及轴系组件，所述轴系组件包括转轴、轴承以及卡簧，所述压电陶瓷片和电极片依次以电极片、压电陶瓷片、电极片、压电陶瓷片、电极片的结构形式套装在转轴中部，且经定子压紧在一对定子之间，所述一对转子经轴承可转动的套设在转轴上，轴承经卡簧卡接在转轴上，所述转子的内端面贴合在所述定子的外端面上。2.根据权利要求1所述的一种机械手指关节用压电电机支撑，其特征在于，所述转子的内圈作为轴安装端，经轴承固定在转轴上，转子的外圈作为转动端，外圈的内端面贴合在定子外端面上，所述转子的内圈与外圈之间经锥面相连。3.根据权利要求2所述的一种机械手指关节用压电电机支撑，其特征在于，所述转子包括经转子环、锥面支撑以及轴承座，所述转子环和轴承座之间经锥面支撑相连，所述锥面支撑与轴承座...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫岳平，梁可，王玉龙，林蕾，刘志伟，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32