[发明专利]拉压对称双压电堆作动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电作动器，特别涉及一种具有能同时输出大的 推力和拉力的压电作动器。

背景技术

结构的高性能，推动了智能结构概念的产生和发展。以往对压电 材料构成的作动器已经有了广泛的研究，从微位移高分辨率压电作动 器到大推力压电作动器都取得了较丰厚的研究成果，并且已经在航天 航空、机械制造和其它工业领域得到了应用。但以往大推力压电作动 器只能输出推力。中国专利CN1590272Y公开了一种双向智能驱动 器，其结构组成是：在圆形外壳内部有一个球铰链，球铰链的两侧分 别置有一个压力传感器，两个压电作堆又分别放在每个压力传感器的 一侧，以便压力传感器检测压电堆的输出力，圆形外壳左右两侧装有 前后盖。用以输出力的主动杆的一端连接在球铰链上，另一端伸出前 盖。但其缺点是：首先，压力传感器检测压力的原理是将弹性元件被 压缩的位移换算成力，而压电堆能够输出的最大位移也只在um级别， 这样，压电堆输出的位移大部分损失在压力传感器上，使得主动杆上 实际输出的位移及力大大减小；其次，没有配套专用的高压功放驱动 器用以驱动其机械结构工作，必须使用体积较大的通用功放。结合以 上两个缺点，中国专利CN1590272Y所公开的一种双向智能驱动器在 使用上有很大的局限性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出了一种拉 压对称双压电堆作动器，在输出大的推力的同时，能对称的输出同样 大小的拉力，具有结构紧凑、装配简单的特点。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：拉压对称双压 电堆作动器，包括一个圆形套筒11，套筒11的两端分别配置有后盖 1和前盖17，套筒11内配置有移动块9、压电堆A20和压电堆B24， 套筒11上配置有四口插座4，输出杆12的一端与移动块9连为一体， 输出杆12的另一端穿出前盖17与作动杆15相连接，移动块9的左 右两侧分别配置有带有定位凹槽的底座10和底座7；压电堆A20坐 在底座10上，放置在移动块9的右侧；压电堆B24坐在底座7上， 放置在移动块9的左侧，压电堆B24的另一端配置有一个圆形垫片 25，圆形垫片25由安装在后盖1内的预紧螺钉26顶紧，消除轴向的 间距；压电堆A20的两根供电线与压电堆B24两根供电线一起接入到 四口插座4。

底座7和底座10上分别带有半圆形突起6和半圆形突起22，分 别定位于移动块9两面的凹槽里。

压电堆B24和压电堆A20的供电线通过四口插座4分别与驱动器 电压输出端J4、J5相接；电源输入端J3输入24V直流电压，通过一 个发光二极管D0和自恢复保险F0串联后再同时接入四个DC-DC转化 器V1、V2、V3、V4各自的引脚IN；转化器V1的引脚-OUT同时接隔 离芯片U1、U2各自的引脚-VS2，引脚+OUT同时接离芯片U1、U2各 自的引脚+VS2；转化器V2的引脚-OUT同时接隔离芯片U1、U2各自 的引脚-VS1，引脚+OUT同时接隔离芯片U1、U2各自的引脚+VS1；转 换器V3的引脚+OUT同时接子模块HVPA-1、HVPA-2各自的引脚+VS端， 引脚GND2接地；转化器V4的引脚GND2同时接子模块HVPA-1、HVPA-2 各自的引脚-VS端，引脚+OUT接地；控制信号输入端J1、J2分别通 过隔离芯片U1、U2再接入子模块HVPA-1和子模块HVPA-2各自的IN 端。

子模块HVPA-1与子模块HVPA-2均包括一PA85A功放芯片U0， 控制信号通过电阻R1和电容C2组成的低通滤波器接入功放芯片U0 的引脚+IN，低通滤波器限制的频率范围为0Hz-7Hz；芯片U0的引 脚-IN通过滑动变阻器P1接地。

由控制信号控制压电堆A20收缩，压电堆B24伸长，则向右推 动滑动块9，作动杆15输出推力；当压电堆A20伸长，压电堆B24 收缩，则向左推动滑动块9，作动杆15输出拉力；因此，本发明在 输出推力或拉力时，本质上都是由同样性质的压电堆推动的，所以推 力和拉力应具有同样的大小，在输出大的推力的同时，能对称的输出 同样大小的拉力。

附图说明

图1是本发明的拉压对称双压电堆作动器的结构图。

图2是本发明的驱动器电路总图。

图3是本发明的子模块HVPA-1或子模块HVPA-2的电路图。

具体实施方式