[发明专利]钳位驱动一体化的压电驱动高精度旋转作动装置及方法

说明书

一种钳位驱动一体化的压电驱动高精度旋转作动装置及方法，该作动器包括作动器底座，安装于底座上，可以承受轴向方向载荷的推力球轴承，在底座上方的下层驱动结构，与下层驱动结构3连接为一体的上层驱动结构，安装完成后能够被下层驱动结构以及上层驱动结构钳位约束的输出轴，安装在输出轴上方的推力球轴承，安装在推力球轴承上方的顶盖；本发明还公开了该作动器的作动方法，按照一定次序驱动压电陶瓷，能够实现双向大角度旋转驱动；本发明作动器的上层、下层驱动结构具有完全相同的几何尺寸，因此通过慢走丝一次加工成型，加工装配流程简单，可实施性强；且本发明作动器采用压电陶瓷作为驱动元件，具有输出行程大，输出分辨率高，断电自锁的特点。

技术领域

本发明涉及一种通过压电驱动的步进式旋转作动装置，具体为一种便于加工实施，钳位驱动一体化的压电驱动高精度旋转作动装置及其实现方法。

背景技术

近年来压电驱动装置不断发展，支持了国防、航天，机械制造等重要工业的发展建设，也衍生出了品种繁多的压电作动装置，然而受制于压电材料作动行程小的缺点，一方面压电陶瓷作动器难以实现大行程特别是大转角位移的输出，另一方面也给加工装配提出了更高的要求。因此迫切需要一种结构简单，便于加工实施，驱动行程大，分辨率高的步进式旋转作动装置。

发明内容

为了满足上述需求，本发明的目的在于提供一种钳位驱动一体化的压电驱动高精度旋转作动装置及方法，使用六个压电陶瓷相互配合实现大角度的旋转运动，并且断电锁止功能，具有结构简单，便于加工实施，能够输出大扭矩、大转角的特点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种钳位驱动一体化的压电驱动高精度旋转作动装置，包括作动器底座1，安装于底座1上，能够承受轴向方向载荷的下部推力球轴承2，在底座1上方的下层驱动结构3，与下层驱动结构3一体化设置的上层驱动结构4，安装在下部推力球轴承2上能够被下层驱动结构3以及上层驱动结构4钳位约束的输出轴5，安装在输出轴5上方的上部推力球轴承6，安装在推力球轴承上方的顶盖7，输出轴5顶部伸出顶盖7。

所述下层驱动结构3以及上层驱动结构4能够驱动输出轴5圆周转动，下层驱动结构3与上层驱动结构4具有完全相同的几何尺寸；下层驱动结构3包括下层外侧固定框架31，与下层外侧固定框架31使用柔性铰连接的下层内侧旋转框架32，与下层内侧旋转框架32通过柔性铰连接的下层钳位框架33，安装在下层钳位框架33中并位于输出轴5两侧的的下层第一钳位压电陶瓷34和下层第二钳位压电陶瓷35；上层驱动结构4包括上层外侧固定框架41，与上层外侧固定框架41使用柔性铰连接的上层内侧旋转框架42，与上层内侧旋转框架42通过柔性铰连接的上层钳位框架43，安装在上层钳位框架43中并位于输出轴5两侧的的上层第一钳位压电陶瓷44和上层第二钳位压电陶瓷45，安装在上层外侧固定框架41与上层内侧旋转框架42之间并位于上层内侧旋转框架42与上层外侧固定框架41连接端异侧的上层第一驱动压电陶瓷46与上层第二驱动压电陶瓷47；输出轴5位于下层钳位框架33和上层钳位框架43中心的圆孔中，当未加电时，下层钳位框架33和上层钳位框架43能够钳位约束输出轴5。

所述下层驱动结构3与上层驱动结构4采用慢走丝工艺一次加工成型，极大的简化了作动器的加工、装配工艺流程，降低了加工装配难度，提升了作动器的可实施性。