[发明专利]一种箝位力可调的尺蠖式压电作动器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种箝位力可调的尺蠖式压电作动器及其使用方法，包括可调导轨和本体，所述的可调导轨内安装有本体，所述的本体包括驱动机构和多个箝位机构，所述驱动机构的两侧均与箝位机构连接，所述箝位机构包括桥式放大机构，所述桥式放大机构的上下两端分别通过第一铰链与杠杆式放大机构连接，所述杠杆式放大机构的杠杆臂末端均设有箝位足，所述的箝位足与可调导轨接触。本发明通过箝位机构中的桥式放大机构和杠杆式放大机构组成的二级位移放大机构与可调导轨内侧接触，通过可调导轨对箝位机构的挤压实现箝位功能，通过驱动机构中的压电陶瓷运动实现驱动功能，通过使用二级位移放大机构既能起到增加箝位力的效果又能减小压电作动器的总体体积。

技术领域

本发明涉及一种压电作动器及其使用方法，尤其涉及一种箝位力可调的尺蠖式压电作动器及其使用方法。

背景技术

随着半导体、航天航空、生物工程等领域的快速发展，多个领域对精度提出了更高的要求。尤其是在精密定位，微振动抑制等应用中，定位系统的精度甚至需要达到纳米级别，传统的电磁电机，由于存在零部件众多，部件之间的安装间隙以及加工误差等方面的限制，目前已经无法满足这些新的要求。上述领域迫切需要一种高精度、快速响应以及设计结构灵活的作动器。压电陶瓷作动器利用其结构简单，响应速度快，无电磁辐射和更高的精度等优点，近几年得到了快速的发展。压电作动器利用压电陶瓷的压电效应使电能与弹性应变能相互转换，从而达到沿着一个方向运动的目的。具体的表现为压电材料发生形变，通过机械机构传递形变量实现作动。

常见的非共振型压电作动器分为直接驱动式、惯性式和尺蠖式三种压电作动器。直接驱动式利用压电陶瓷自身的输出力和输出位移进行驱动，通常具有较大的驱动力但输出位移很小。而惯性式一般具有输出力较小，定位不稳定的缺点。尺蠖式相比于前两者同时兼顾了行程与输出力，其灵活多样的设计结构，满足许多应用领域对高速、大输出力等性能的要求。

尺蠖式压电作动器一般由于其箝位结构和驱动结构相对分离，组件较多，体积一般较大，在装配时相互作用带来变形，影响了压电作动器的运动精度。尺蠖式压电作动器为了实现大推力而通常采用主动箝位机构，使其能耗大大提高。而被动箝位式要实现断电箝位的功能，对加工精度提出了较高的要求。以上的问题制约了其精密领域的进一步发展。

授权公开号CN 110138266 A，名称为“一种尺蠖式压电作动器”的中国专利，公开了一种尺蠖式压电作动器的结构，其由壳体、两个箝位机构和驱动机构组成，箝位机构采用的是杠杆式放大机构，使用弹性体提供预紧力，驱动机构采用桥式放大机构，该结构具有断电自锁，体积小的优点。但由于箝位部分采用的是以及杠杆式放大机构，放大倍数有限，使得作动器的输出力不是很高。且本体部分装配过程中的误差对于最终效果的有一定的影响。且箝位机构压电叠堆垂直于导轨放置，在工作时，压电叠堆会受到一定量的切向载荷，对压电叠堆的寿命会有一定的影响。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种箝位力可调的尺蠖式压电作动器及其使用方法，实现箝位力的调节。

技术方案：本发明包括可调导轨和本体，所述的可调导轨内安装有本体，所述的本体包括驱动机构和多个箝位机构，所述驱动机构的两侧均与箝位机构连接，所述的箝位机构包括桥式放大机构，所述桥式放大机构的上下两端分别通过第一铰链与杠杆式放大机构连接，所述杠杆式放大机构的杠杆臂末端均设有箝位足，所述的箝位足与可调导轨接触。

所述桥式放大机构的内侧设有凸起，凸起内部设有定位槽，定位槽内安装有预紧螺钉，通过预紧螺钉压紧箝位压电陶瓷叠堆。

所述的驱动机构包括铰链，铰链的内部设有定位凸台，定位凸台一侧连接有驱动压电陶瓷叠堆，驱动压电陶瓷叠堆的端部与铰链内壁固定，定位凸台另一侧设有楔块，楔块的另一端紧挨铰链内壁，楔块底部连接有螺钉。

所述的定位凸台与驱动压电陶瓷叠堆之间设有第二绝缘垫片。

所述桥式放大机构的凸起与驱动机构的铰链的凸起之间连接有箝位压电陶瓷叠堆。