[发明专利]具有抗冲击过载功能的直线作动装置及作动方法

说明书

具有抗冲击过载功能的直线作动装置及作动方法，该装置包括外壳，嵌套在外壳直线轴承安装槽内的直线轴承套筒，嵌套在直线轴承套筒内的光轴，安装在碟簧安装槽内的碟簧，穿过碟簧内孔和作动导向孔与光轴连接的碟簧预紧杆，依次布置在碟簧预紧杆下部的推力球轴承、钢珠安装槽和钢珠，上端与钢珠接触且布置在外壳内腔的三个依次串联且具有抗冲击过载功能和自传感功能的驱动元件，布置在三个驱动元件下端且安装在外壳下端的底座，安装在底座内的预紧顶丝；对驱动元件施加电压可实现作动装置直线作动，同时，驱动元件的传感单元产生传感信号用以闭环控制，本发明作动装置驱动传感一体化设计，具有抗冲击过载功能，可实现高精度直线作动。

技术领域

本发明属于精密仪器技术领域，具体涉及具有抗冲击过载功能的直线作动装置及作动方法。

技术背景

随着航天工程等学科的迅速发展，高精度直线调节机构在天文望远镜镜面调节、空间天线的高精度调整，太空结构的振动控制与抑制等方面得到了广泛应用，并发挥着日益重要的作用。

以音圈电机为核心器件的电磁类作动装置，往往具有体积大，工作时有电磁泄漏，且位置保持时功耗大、发热严重等不足。

压电作动器具有尺寸小、重量轻、功耗低、响应快、作动精度高、输出力大、发热小等特点，广泛应用于高精度调节和作动机构中。

现有压电式直线作动装置不具有在火箭发射阶段以及空间爆炸解锁过程中保护作动装置内部压电推因冲击过载而发生破坏的功能。

采用应变计粘贴在压电堆侧面组全桥的间接传感方式可实现直线作动器在保证传感精度的前提下做到传感器轻型化设计。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供具有抗冲击过载功能的直线作动装置及作动方法，该作动装置驱动传感一体化设计，结构紧凑，具有抗冲击过载功能，可实现负载高精度直线作动。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

具有抗冲击过载功能的直线作动装置，该装置包括内部从上至下开有外壳直线轴承安装槽1-1、外壳作动导向孔1-4、外壳碟簧安装槽1-3和外壳内腔1-5的外壳1，嵌套在外壳直线轴承安装槽1-1内且安装在外壳上法兰盘1-2上的直线轴承套筒2，嵌套在直线轴承套筒2内腔的光轴3，安装在外壳碟簧安装槽1-3内的碟簧4，穿过碟簧内孔4-1和外壳作动导向孔1-4与光轴3通过螺纹连接的碟簧预紧杆5，布置在碟簧预紧杆5下部的推力球轴承6，布置在推力球轴承6下部的钢珠安装槽7，布置在钢珠安装槽7下部的钢珠8，上端与钢珠8接触且布置在外壳内腔1-5的三个依次串联的第一驱动元件9、第二驱动元件10和第三驱动元件11，布置在三个相互串联的驱动元件下端且安装在外壳1下端的底座12，端部安装在底座内部的预紧顶丝13，安装在外壳底部侧面格兰头安装孔1-6内的格兰头14；

所述第一驱动元件9由上端抗冲击过载柔性铰链9-1，顶部嵌套在抗冲击过载柔性铰链9-1内部的菱形环9-2，嵌套在菱形环9-2内部的压电堆9-3，粘贴在压电堆两侧的第一传感单元9-4和第二传感单元9-5所组成；所述第二驱动元件10、第三驱动元件11与第一驱动元件9结构相同。

所述抗冲击过载柔性铰链9-1由上部安装平台9-6，中部环形柔性铰链9-7、下部“V”形安装槽9-8一体加工而成；

所述菱形环9-2由两侧镂空的圆弧形菱形环9-9，布置在圆弧形菱形环9-9两端的第一安装法兰9-10和第二安装法兰9-11所组成。

所述外壳1与底座12之间，抗冲击过载柔性铰链9-1和菱形环9-2之间均采用螺钉连接方式连接；所述第一驱动元件9与外壳1之间，第二驱动元件10与外壳1之间，第三驱动元件11与外壳1之间均采用顶丝连接方式连接。