[发明专利]一种具有钳位功能的双压电堆角位移作动器及方法

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明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，本发明采用如下技术方案：

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。

所述第一压电堆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。

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，角位移作动器的初始状态，初始状态时，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；