[发明专利]轻小型单压电叠堆驱动式双向旋转惯性作动器及作动方法

权利要求书

1.一种轻小型单压电叠堆驱动式双向旋转惯性作动器，其特征在于：包括底座(14)、轴承(16)、输出轴(13)、作动平面板(1)及压电堆(9)；其中底座(14)左侧设有安装凸台(12)，底座(14)右上角设有轴承座(15)，安装于轴承座(15)中的轴承(16)内部过盈配合有输出轴(13)；底座(14)的安装凸台(12)上方经安装螺钉(11)固定有一体加工的作动平面板(1)，该作动平面板(1)由纵向板(2)、作动臂(3)、菱形环(4)以及柔性铰链(5)组成，其中作动臂(3)左侧经水平柔性铰链(5-1)与纵向板(2)相连，作动臂(3)靠近水平柔性铰链(5-1)端经纵向柔性铰链(5-2)与菱形环(4)一端相连，菱形环(4)内部过盈配合有压电堆(9)，菱形环(4)另一端设有安装通孔(10)，安装螺钉(11)穿过安装通孔(10)并与底座(14)上的安装凸台(12)螺纹连接，另外作动臂(3)末端设有圆弧凹面(6)，该圆弧凹面(6)与输出轴(13)同心并且两者紧密贴合；

所述纵向板(2)内部正对水平柔性铰链(5-1)处开有调节直槽口(7)，调节螺钉(8)由纵向板(2)左侧旋入并紧抵于调节直槽口(7)右壁面，改变调节螺钉(8)的旋入量，作动臂(3)圆弧凹面(6)与输出轴(13)之间的正压力改变，两者间的摩擦力随之改变，即作动器的钳位力矩得到调节。

2.根据权利要求1所述的轻小型单压电叠堆驱动式双向旋转惯性作动器，其特征在于：所述菱形环(4)设置于作动臂(3)靠近水平柔性铰链(5-1)端，当压电堆(9)伸长，作动臂(3)绕水平柔性铰链(5-1)旋转，作动臂(3)末端的圆弧凹面(6)输出位移，该位移是压电堆(9)伸长量经杠杆放大后所得。

3.权利要求1所述的轻小型单压电叠堆驱动式双向旋转惯性作动器的作动方法，其特征在于：未通电时，输出轴(13)处于钳位状态；为使输出轴(13)顺时针旋转，第一步，对压电堆(9)缓慢施加电压，压电堆(9)沿其轴向缓慢伸长，带动作动臂(3)绕水平柔性铰链(5-1)逆时针旋转，此时作动臂(3)末端的圆弧凹面(6)因静摩擦力与输出轴(13)轴面保持相对静止，输出轴(13)轴面随作动臂(3)的圆弧凹面(6)一起运动，并相对自身轴心产生一个微小的顺时针切向位移，推动输出轴(13)顺时针旋转一个微小角度；第二步，对压电堆(9)迅速降电，压电堆(9)沿其轴向迅速收缩，带动作动臂(3)绕水平柔性铰链(5-1)顺时针旋转，此时作动臂(3)末端的圆弧凹面(6)与输出轴(13)轴面间的静摩擦力无法维持两者相对静止，输出轴(13)轴面与作动臂(3)的圆弧凹面(6)出现相对滑动，在降电极短的时间内，输出轴(13)基本保持原位，由此输出轴(13)保留一个顺时针的旋转步距；重复第一、二步，能够使输出轴(13)连续地驱动负载顺时针旋转；类似地，为使输出轴(13)逆时针旋转，第一步，对压电堆(9)迅速施加电压，压电堆(9)沿其轴向迅速伸长，带动作动臂(3)绕水平柔性铰链(5-1)逆时针旋转，此时作动臂(3)末端的圆弧凹面(6)与输出轴(13)轴面间的静摩擦力无法维持两者相对静止，输出轴(13)轴面与作动臂(3)的圆弧凹面(6)出现相对滑动，在升电极短的时间内，输出轴(13)基本保持原位；第二步，对压电堆(9)缓慢降电，压电堆(9)沿其轴向缓慢缩短，带动作动臂(3)绕水平柔性铰链(5-1)顺时针旋转，此时作动臂(3)末端的圆弧凹面(6)因静摩擦力与输出轴(13)轴面保持相对静止，输出轴(13)轴面随作动臂(3)的圆弧凹面(6)一起运动，并相对自身轴心产生一个微小的逆时针切向位移，推动输出轴(13)逆时针旋转一个微小角度，由此输出轴(13)保留一个逆时针的旋转步距；重复第一、二步，能够使输出轴(13)连续地驱动负载逆时针旋转。