[发明专利]一种刚性加强的混合铰链式二级桥式放大器

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种刚性加强的混合铰链式二级桥式放大器。

背景技术

随着柔性机构的发展，压电陶瓷驱动器在工业上得到越来越多的应用。一般情况下，压电陶瓷驱动器的行程只有自身长度的0.1％～0.2％，这么短的行程使得压电陶瓷驱动器在大多数情况下都无法满足柔顺机构的使用要求。为了解决这个矛盾，各种各样的行程放大器被提了出来。其中桥式放大器由于其结构紧凑，设计简单，对称性好等独特优点，在工程上得到了越来越多的应用。但是带有柔性铰链的桥式放大器由于自身特性，存在着一个放大极限，也就是说，对于特定的结构参数，桥式放大器的放大倍数是受限的，这一缺点大大限制了桥式放大器应用范围。

另一方面，理想的桥式放大机构是只存在柔性铰链的形变，不存在其他结构的形变。换句话说，其他结构都被看作刚性体。但现实情况是其他结构在放大器工作时也会存在形变，这些形变会造成放大器的位移损失，降低放大器的位移放大倍数。这一问题一直没有得到很好的解决。同时还存在单一铰链形式的二级桥式放大器的实际放大倍数远远低于理论值。

发明内容

本发明的目的是提供一种刚性加强的混合铰链式二级桥式放大器，以解决由于桥式放大器自身放大倍数的局限性导致其应用范围受限，同时放大器中部分结构因形变造成放大器的位置损失，降低了放大器的位移放大倍数的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种刚性加强的混合铰链式二级桥式放大器，它包括第一级桥式放大机构、第二级桥式放大机构和压电陶瓷驱动器，所述第二级桥式放大机构设置在第一级桥式放大机构上，所述第二级桥式放大机构和第一级桥式放大机构之间设置有压电陶瓷驱动器；

所述第一级桥式放大机构包括两个输入端头、两个输出端头和两个第一柔性铰链和两个第二柔性铰链，所述两个输入端头并列设置，两个输出端头并列设置在两个输入端头之间，一个所述输出端头的两端分别通过两个第一柔性铰链与两个输入端头连接，另一个所述输出端头的两端分别通过两个第二柔性铰链与两个输入端头相连接；

第二级桥式放大机构固定套装在第一级桥式放大机构上，第二级桥式放大机构的两个输入端分别与第一级桥式放大机构的两个输出端头相贴紧，所述压电陶瓷驱动器设置在两个输入端头之间，所述压电陶瓷驱动器的一端与一个所述输入端头可拆卸连接，所述压电陶瓷驱动器的另一端穿过第二级桥式放大机构与另一个所述输入端头可拆卸连接。

每个输入端头对应设置有一个刚性梁，每个刚性梁可拆卸连接在其对应的输入端头中远离第二级桥式放大机构的端面上。

第一柔性铰链和第二柔性铰链的结构相同，所述第一柔性铰链包括第一柔性铰头、中部刚性块和第二柔性铰头，所述第一柔性铰头通过中部刚性块与第二柔性铰头固定连接制为一体，中部刚性块的一端通过第一柔性铰头与输入端头相连接，中部刚性块的另一端通过第二柔性铰头与输出端头相连接，第一柔性铰头和第二柔性铰头均为V型柔性铰头。

V型柔性铰链中尖端的锥角的取值范围为45°～90°。

第二级桥式放大机构包括二级柔性铰链圈、两个连接端和多个连接式刚性块，二级柔性铰链圈套装在第一级桥式放大机构上，所述两个连接端和多个连接式刚性块均设置在二级柔性铰链圈上，连接端与输出端头一一对应设置，每个连接端贴紧在其对应的输出端头上且该连接端可拆卸连接在其对应的输出端头上。

二级柔性铰链圈为簧片式柔性铰链圈。

压电陶瓷驱动器的一端穿过一个所述输入端头且与该输入端头对应的刚性梁可拆卸连接，压电陶瓷驱动器的另一端穿过另一个所述输入端头且与该输入端头对应的刚性梁可拆卸连接。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的结构设置简单且合理，通过第一级桥式放大机构和第二级桥式放大机构之间相互配合设置有效刚性部件形变对位置损失的影响，从而有效提升本发明的放大倍数。

2、本发明中刚性梁为加强第一级桥式放大机构输入端头刚性的梁体，刚性梁采用弹性模量比结构材料弹性模量高的材料制作的梁体。将加强刚性梁固定在易变形的输入端头上，使得该处变形大大减小，进而使得放大器的位移损失也大大减小。

3、本发明中第一级放大机构中的两个第一柔性铰链和两个第二柔性铰链均为V型柔性铰链，第二级放大机构中的二级柔性铰链圈为簧片式柔性铰链圈。V型柔性铰链与簧片式柔性铰链圈的设置大大提高二级放大机构的放大倍数，通过样品测试以及理论计算得出本发明的实际放大倍数与理想放大倍数近似相等。

附图说明