[实用新型]一种步进式精密压电直线驱动器

说明书

技术领域

本实用新型属于微型机电设备技术领域，涉及一种压电直线驱动器，尤其是涉及一种步进式精密压电直线驱动器。

背景技术

精密驱动器应用越来越广泛，如生物工程、医疗器械、航空航天、救灾设备以及油气管道的检测维修等场合。随着科学技术的发展，工业上对机电系统和驱动设备的精度和性能要求更高，要求驱动设备具有小型轻量化、易于控制和结构简单等特性；传统的电磁电机难以胜任当前社会需求，因此大行程、易控制、新结构精密驱动器及其实现方案的研究越来越受国内外的重视。

压电陶瓷是近年来精密驱动领域广泛运用的一种新型材料，其特点是可实现高分辨率的运动，而且响应快，位移分辨率高，没有空回、粘滑等现象，且不发热，不产生噪声，因此把压电陶瓷应用于驱动装置中，可改善传统精密驱动器的性能，目前在精密驱动方面的开发形成了一些新的机构，取得了一些研究成果和较成熟的应用技术，但目前压电陶瓷驱动器的位移行程均较小。

目前，在很多系统中，需要驱动器不仅微型化、功重比高、输出平稳、结构简单且易于控制同时运动范围大，对于行程较大的驱动器的设计，主要采用的方法是根据杠杆和液压等原理等位移放大机构，用于克服压电陶瓷驱动器位移行程小的缺点，但位移放大机构在放大位移的同时，也放大了压电陶瓷蠕变和迟滞误差而导致的影响，而且大大增加了系统的体积、减小输出力，所以放大倍数极其有限，由于这些不足，使驱动器的应用受到了限制。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术缺陷，提供一种行程较大，输出精度高、输出力大的一种步进式精密压电直线驱动器。

本实用新型的技术方案是：包括输出轴、两个在外加电场时能压紧或松开输出轴的箝位机构、驱动机构和始终处于伸长状态的伸缩机构，其中输出轴两端分别连接第一箝位机构和第二箝位机构，两个箝位机构之间的输出轴上套设驱动机构，两个箝位机构通过位于输出轴两侧对称位置的伸缩机构连接；

其中，所述驱动机构包括套设在输出轴上、在外加电场时能够伸长或缩短的驱动压电陶瓷堆。

所述箝位机构包括由金属材料制成的壳体，输出轴贯穿壳体中心，在壳体内输出轴的两侧，从里向外对称安装有弧形摩擦片、箝位压头和箝位压电陶瓷堆，弧形摩擦片、箝位压头和箝位压电陶瓷堆为固结于一体式结构，且输出轴与弧形摩擦片之间设置间隙，箝位压电陶瓷堆在外加电场时产生应变和应力，使弧形摩擦片压紧或松开输出轴。

所述箝位压电陶瓷堆为条形，粘接在壳体内壁，所述箝位压电陶瓷堆、箝位压头和弧形摩擦片焊接在一起。

所述两个箝位机构的壳体为箱体式，且两个箝位机构壳体内均安装有引导和支撑输出轴的管状导向机构；所述管状导向机构包括两个管状的导向支撑元件，两个导向支撑元件之间设置间隙，且弧形摩擦片设置在间隙中；所述两个箝位机构壳体中的箝位压电陶瓷堆分别对称分布于输出轴两侧。

所述驱动压电陶瓷堆一端连接在第一箝位机构或第二箝位机构的壳体上。

所述驱动压电陶瓷堆为环形，其上套设管型筒，两者之间设置空隙，且两者的同一端焊接在第一箝位机构或者第二箝位机构的壳体上。

所述伸缩机构为柔性铰链，在输出轴两侧对称的位置与两个箝位机构的壳体连接成一体，且柔性铰链始终处于伸长状态，使第二箝位机构的壳体压紧驱动压电陶瓷堆的另一端。

所述柔性铰链材料为弹簧钢。

所述输出轴为用多根或多股细钢丝拧成的钢索。

本实用新型相对现有技术来说，基于尺镬原理设计，通过控制外加电场电压，使驱动机构、伸缩机构和箝位机构形成一种推压关系，伸缩机构通过弹性变形实现运动，结构简单、运动灵活，并始终处于伸长状态，产生一定的预紧力，作用在驱动压电陶瓷堆上，对驱动压电陶瓷堆产生的微位移可实现精确放大，使驱动器的分辨率高，无机械摩擦；并借助于箝位机构的作用使输出轴产生位移，箝位可靠、稳定，使输出轴的输出力大，且运动平稳，能实现双向驱动、连续输出，行程大且易于控制。所以，本实用新型的结构简单，设计合理，实现方便，使用操作便捷，能够实现输出轴的连续运动，输出力大，控制精度高，控制可靠性高，工作稳定性高，使用寿命长，实用性强，使用效果好，便于推广使用。