一种基于共轭曲线机构的摩擦作动器及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于共轭曲线机构的摩擦作动器及其工作方法，包括转子、两个压板、旋转支架、两个促动器、两个驱动足、两个轴承、两个转轴和两个弹簧，其中，两个促动器、两个驱动足、旋转支架和一个转轴共同组成驱动模块。转子与驱动模块组成共轭曲线机构，转子的轮廓曲线为共轭曲线，驱动模块在两个压板的导向槽内能够平移，且能够自由转动。在摩擦力的作用下，两个促动器单独工作驱动作动器分别朝正反方向旋转转动。本发明专利技术结构简单、控制可靠、定位精度高，能够在光纤对接等领域应用。能够在光纤对接等领域应用。能够在光纤对接等领域应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于共轭曲线机构的摩擦作动器及其工作方法


[0001]本专利技术涉及微特电机
，尤其涉及一种基于共轭曲线机构的摩擦作动器及其工作方法。

技术介绍

[0002]压电陶瓷元件具有响应速度快，出力大的特点、环境适应性好、精度高的特点被广泛应用于航空航天领域。目前大部分基于尺蠖运动原理和惯性冲击原理的旋转型压电作动器对驱动器装配要求较为严格且结构复杂、制造成本高、存在摩擦磨损时系统自适应性差，这些因素不利于惯性原理的旋转型压电作动器在实际生产、生活中的广泛应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种基于共轭曲线机构的摩擦作动器及其工作方法。
[0004]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于共轭曲线机构的摩擦作动器，包括转子、第一压板、第二压板、旋转支架、第一促动器，第二促动器、第一驱动足、第二驱动足、第一轴承、第二轴承、第一转轴、第二转轴、第一弹簧和第二弹簧；所述转子呈条状，包含上端面、下端面和侧壁，且转子两侧侧壁轮廓的曲线为对称的共轭曲线，转子上端面的中心设有贯穿的第一轴承安装孔；所述第一压板、第二压板结构相同，其一端沿其长度方向设有导向槽，另一端设有固定孔；所述第一压板、第二压板均关于其上导向槽所在直线对称；所述旋转支架呈柱状，其沿着轴线设有贯穿的第二轴承安装孔；所述第一促动器、第二促动器均采用柱状压电叠堆，对称设置，均一端和旋转支架的侧壁固连，且均垂直于所述旋转支架的轴线；所述第一驱动足、第二驱动足分别设置在所述第一促动器、第二促动器远离旋转支架的一端；所述第一轴承设置在所述第一轴承安装孔内，其外圈和所述转子固连、内圈和所述第一转轴固连，且第一转轴两端分别和所述第一压板、第二压板上的固定孔固连，使得转子位于第一压板、第二压板之间，能够自由转动；所述第二转轴上分别设有和所述第一压板、第二压板导向槽相配合的第一环形凹槽、第二环形凹槽；所述第二轴承设置在所述第二轴承安装孔内，其外圈和所述旋转支架固连、内圈和所述第二转轴固连，且所述第二转轴上的第一环形凹槽、第二环形凹槽分别和第一压板、第二压板导向槽相配合，使得旋转支架位于第一压板、第二压板之间，能够自由转动且能够沿着第一压板、第二压板的导向槽自由滑动；所述第一弹簧两端分别和第一转轴、第二转轴的一端固连，第二弹簧两端分别和
第一转轴、第二转轴的另一端固连，第一弹簧、第二弹簧均呈拉伸状，使得第一驱动足、第二驱动足均和所述转子的侧壁相抵；所述第一促动器、第二促动器用于接收外界指令伸长或缩短，以驱动所述转子转动。
[0005]作为本专利技术一种基于共轭曲线机构的摩擦作动器的优化方案，所述第一促动器、第二促动器之间的夹角为90
°
。
[0006]本专利技术还公开了一种该基于共轭曲线机构的摩擦作动器的工作方法，包含以下步骤：令第一转轴的中心为原点，把左手放在原点的位置，使大姆指、食指、中指互成直角，大姆指沿第一转轴轴线从第二压板指向第一压板方向为Z轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指所指的方向为X轴的正方向；在X
‑
Y平面内转子沿Z轴顺时针方向旋转为正向旋转，转子沿Z轴逆时针方向旋转为反向旋转；初始状态时，第一促动器、第二促动器保持初始长度，在第一弹簧、第二弹簧的拉力作用下，第一驱动足、第二驱动足与转子接触，系统处于静平衡状态；如果需要转子正向旋转，按照以下周期进行驱动：步骤A.1)，驱动第二促动器逐渐伸长，使得第二驱动足推动转子正向旋转角度θ1，在转子的反作用力的作用下，旋转支架沿Y轴负方向移动Δh1；步骤A.2)，驱动第二促动器缩短至初始长度，使得第二驱动足与转子分离，转子保持正向旋转角度θ1不变；步骤A.3)，在弹簧拉力作用下，旋转支架产生正向旋转趋势，第一驱动足随旋转支架正向转动，并与转子在连续接触状态下产生相对滑动移动；第二驱动足在与转子分离的状态下随旋转支架正向转动；旋转支架旋转过程中同时向Y轴正方向移动，当旋转支架转过角度θ2时，第二转轴处于平衡状态且第二驱动足与转子再次接触，此时，转子转过角度θ1，旋转支架转过角度θ2；步骤A.4),第一促动器、第二促动器恢复至初始长度且第一驱动足、第二驱动足与转子接触，锁紧转子，系统恢复平衡状态；如果需要转子反向旋转，按照以下周期进行驱动：步骤B.1)，驱动第一促动器逐渐伸长，使得第一驱动足推动转子反向旋转角度θ3,在转子的反作用力的作用下，旋转支架沿Y轴负方向移动Δh1；步骤B.2)，驱动第一促动器缩短至初始长度，使得第一驱动足与转子分离，转子保持正向旋转角度θ3不变；步骤B.3)，在弹簧拉力作用下，旋转支架产生反向旋转趋势，第二驱动足随旋转支架反向转动，并与转子在连续接触状态下产生相对滑动移动；第一驱动足在与转子分离的状态下随旋转支架反向转动；旋转支架旋转过程中同时向Y轴正方向移动，当旋转支架转过角度θ4时，第二转轴处于平衡状态且第一驱动足与转子再次接触，此时，转子转过角度θ3，旋转支架转过角度θ4；步骤B.4),第一促动器、第二促动器恢复至初始长度且第一驱动足、第二驱动足与转子接触，锁紧转子，系统恢复平衡状态。
[0007]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 本专利技术不需要多个钳位机构和辅助机构，使用两个促动器工作即可完成电机所需要的连续的正反转工作，控制电路和控制方法简单，装配简单且加工制作成本低；2. 自适应能力强，当结构出现摩擦磨损时，系统通过弹性元件可以进行自我补偿，从而保证系统可以正常的工作运行；3. 结构简单，当前结构可以组成两组能够再现相同从动件运动规律的驱动机构，作动器的正反转可以认为是由两个驱动机构分别协调驱动的，且两组机构在各自工作时互不影响。
附图说明
[0008]图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的俯视图；图3是本专利技术的右视图；图4是本专利技术正向旋转时的工作原理图。
[0009]图中，1
‑
第一压板，2
‑
第二压板，3
‑
第一转轴，4
‑
第二转轴，5
‑
第一弹簧，6
‑
第二弹簧，7
‑
旋转支架，8
‑
第一促动器，9
‑
第二促动器，10
‑
第一驱动足，11
‑
第二驱动足，12
‑
转子。
具体实施方式
[0010]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
[0011]应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件和/或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件和/或部分在不背离本专利技术教学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于共轭曲线机构的摩擦作动器，其特征在于，包括转子、第一压板、第二压板、旋转支架、第一促动器，第二促动器、第一驱动足、第二驱动足、第一轴承、第二轴承、第一转轴、第二转轴、第一弹簧和第二弹簧；所述转子呈条状，包含上端面、下端面和侧壁，且转子两侧侧壁轮廓的曲线为对称的共轭曲线，转子上端面的中心设有贯穿的第一轴承安装孔；所述第一压板、第二压板结构相同，其一端沿其长度方向设有导向槽，另一端设有固定孔；所述第一压板、第二压板均关于其上导向槽所在直线对称；所述旋转支架呈柱状，其沿着轴线设有贯穿的第二轴承安装孔；所述第一促动器、第二促动器均采用柱状压电叠堆，对称设置，均一端和旋转支架的侧壁固连，且均垂直于所述旋转支架的轴线；所述第一驱动足、第二驱动足分别设置在所述第一促动器、第二促动器远离旋转支架的一端；所述第一轴承设置在所述第一轴承安装孔内，其外圈和所述转子固连、内圈和所述第一转轴固连，且第一转轴两端分别和所述第一压板、第二压板上的固定孔固连，使得转子位于第一压板、第二压板之间，能够自由转动；所述第二转轴上分别设有和所述第一压板、第二压板导向槽相配合的第一环形凹槽、第二环形凹槽；所述第二轴承设置在所述第二轴承安装孔内，其外圈和所述旋转支架固连、内圈和所述第二转轴固连，且所述第二转轴上的第一环形凹槽、第二环形凹槽分别和第一压板、第二压板导向槽相配合，使得旋转支架位于第一压板、第二压板之间，能够自由转动且能够沿着第一压板、第二压板的导向槽自由滑动；所述第一弹簧两端分别和第一转轴、第二转轴的一端固连，第二弹簧两端分别和第一转轴、第二转轴的另一端固连，第一弹簧、第二弹簧均呈拉伸状，使得第一驱动足、第二驱动足均和所述转子的侧壁相抵；所述第一促动器、第二促动器用于接收外界指令伸长或缩短，以驱动所述转子转动。2.根据权利要求1所述的基于共轭曲线机构的摩擦作动器，其特征在于，所述第一促动器、第二促动器之间的夹角为90
°
。3.基于权利要求1所述的基于共轭曲线机构的摩擦作动器的工作方法，其特征在于，包含以下步骤：令第一转轴的中心为原点，把左手放在原点的位置，使大姆指、食指、中指互成直角，大姆指沿第一转轴轴线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世宇，王亮，金家楣，于鹏鹏，曾志钦，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：