[发明专利]一种压电作动器保护装置

说明书

本发明公开了一种压电作动器保护装置，压电作动器的一端通过柔性铰链与顶部连接杆连接，压电作动器的一端和柔性铰链上套装有内轴套；压电作动器的另一端与底部连接杆连接，压电作动器和内轴套上套装有外轴套，内轴套与顶部连接杆，外轴套与底部连接杆之间紧固连接构成压电作动器保护装置。本发明保护装置可以在不改变原压电作动器结构的基础上使用，具有结构简单、质量轻、易拆卸安装、可靠性高、温度适应性强等优点，且不影响原压电作动器的位移输出性能。

技术领域

本发明属于压电作动器技术领域，具体涉及一种压电作动器保护装置。

背景技术

压电作动器是一种利用压电陶瓷逆压电效应的直驱作动器，具有结构简单、响应快速、断电锁止、功耗低、推力大、真空环境适应性强等优点，适用于高精度运动控制和振动控制，位移分辨率可达nm级。为了实现更大能力的位移输出，压电作动器一般采用多层压电陶瓷堆叠而成，加之压电陶瓷易脆断等特性，这使得压电作动器的位移输出端在使用过程中很容易出现断裂失效问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种压电作动器保护装置，避免压电作动器在振动环境下由于受到外部弯曲载荷和扭矩载荷导致的断裂失效问题，同时保证压电作动器的线形输出特性，提高压电作动器的抗弯、抗扭性能。

本发明采用以下技术方案：

一种压电作动器保护装置，包括底部连接杆和顶部连接杆，压电作动器的一端通过柔性铰链与顶部连接杆连接，压电作动器的一端和柔性铰链上套装有内轴套；压电作动器的另一端与底部连接杆连接，压电作动器和内轴套上套装有外轴套，内轴套与顶部连接杆，外轴套与底部连接杆之间紧固连接构成压电作动器保护装置。

具体的，内轴套和外轴套之间为键连接。

进一步的，内轴套上设置有键；外轴套上对应设置有键槽，键和键槽的配合间隙为200±10um。

具体的，内轴套上设置有出线槽。

具体的，内轴套和压电作动器的配合间隙、外轴套和内轴套的配合间隙均为200±10um。

具体的，内轴套和顶部连接杆的配合间隙取±50um。

具体的，底部连接杆和顶部连接杆的端部均设置有环形定位槽。

具体的，外轴套和底部连接杆的配合间隙为±10um。

具体的，柔型铰链的弯曲刚度最大值K_α,max和扭转刚度最大值K_θ,max分别为：

K_α,max*α≤M_α

K_θ,max*θ≤M_θ

其中，M_α和M_θ是压电作动器位移输出端最大许用弯曲载荷和扭转载荷，α和θ是压电作动器位移输出端由轴套配合间隙带来的最大的弯曲变形和扭转变形。

具体的，柔性铰链通过螺纹与压电作动器端部设置的位移输出端连接。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种压电作动器保护装置，避免压电作动器在振动环境下由于受到外部弯曲载荷和扭矩载荷导致的断裂失效问题，同时保证压电作动器精准的的线形输出特性，提高压电作动器的抗弯、抗扭性能，由于内轴套和外轴套之间存在配合间隙，这仍然会使压电作动器位移输出端承受微小幅度的弯曲变形和扭转变形。为此，在压电作动器位移输出端安装一个弯曲刚度和扭转刚度较小的柔性铰链，这样可以避免微小幅度的弯曲变形和扭转变形对压电作动器造成破坏。相对于球铰链，柔性铰链不存在接触间隙和摩擦，所以机械性能非常稳定，非常有利于复杂环境下高精度的运动控制和振动控制。