[发明专利]一种交替自锁爬杆式压电作动器

说明书

一种交替自锁爬杆式压电作动器，其特征是它包括滑杆、上动子、下动子、压电陶瓷、压板，所述压电陶瓷驱动上动子和下动子交替运动，上动子和下动子沿着滑杆运动，压板及预固定系统为下动子提供预固定；底座（1）与滑杆（2）固定相连，上动子（5）和下动子（4）套在滑杆（2）上，上动子（5）和下动子（4）内孔的两个弧面都与滑杆（2）接触并能作相对移动，上动子（5）枢装在上转轴（17）上，下动子（4）枢装在下转轴（18）上，上转轴（17）和下转轴（18）固定在压电陶瓷（7）的上下两端上，压电陶瓷（7）通过压电陶瓷预紧螺栓（9）和压电陶瓷预紧螺母（8）相连接。本发明具有推力大、加工精度要求低，可实现双向运动，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于超声电机领域，尤其是一种压电作动器，具体地说是一种交替自锁爬杆式压电作动器。

背景技术

近几十年来，由于压电陶瓷制备工艺的发展，近百年前提出的超声压电作动器得到了快速的发展。超声压电作动器突破了传统电机的概念，没有磁钢和绕组，不依靠电磁感应传递能量。它是利用压电陶瓷的逆压电效应，通过压电陶瓷的伸缩振动模式的转换与耦合以及特殊结构的设计，将材料的微观变形通过共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。超声压电作动器具有低速大扭矩的特点，可直接驱动负载，无需齿轮箱进行降速以提高输出扭矩，结构设计灵活，可方便地设计成旋转形式和直线形式。几十年来，各种具有超高速、超低速、高精度定位等特点的超声压电作动器，满足不同的应用场合。其中，尺蠖式超声电机由于具有大推力、高定位精度以及驱动方式简单等特点，得到了国内外很多科学家的重视，许多高性能的尺蠖超声压电作动器在生产实践中得到了很好的应用。但是尺蠖式超声压电作动器对加工要求极高，尤其是具有超大推力的微齿尺蠖超声压电作动器，微齿的加工更是难上加难。有学者利用位移放大机构制作了尺蠖式超声压电作动器，从而降低了对加工精度的要求，但是相应的超声压电作动器推力性能就大打折扣了。另外，超越离合器式超声压电作动器利用其自锁的特点实现了大推力，加工精度的要求相对不高，但是其只能单向运动的缺点大大限制了它的应用范围。

为了解决上述矛盾，急需设计一种全新的利用自锁的交替自锁爬杆压电作动器，以实现大推力、较低加工精度要求以及可双向运动的目的。

发明内容

本发明的目的是针对现有的超声压电作动器推力不足或只能单向移动的问题，设计一种交替自锁爬杆式压电作动器。

本发明的技术方案是：

一种交替自锁爬杆式压电作动器，其特征是它包括滑杆2、上动子5、下动子4、压电陶瓷7和压板3，所述压电陶瓷驱动上动子和下动子交替运动，上动子和下动子沿着滑杆运动，压板及预固定系统为下动子提供预固定；底座1与滑杆2固定相连，上动子5和下动子4套在滑杆2上，上动子5和下动子4内孔的两个弧面都与滑杆2接触并能作相对移动，上动子5枢装在上转轴17上，下动子4枢装在下转轴18上，上转轴17和下转轴18固定在压电陶瓷7的上下两端上，压电陶瓷7通过压电陶瓷预紧螺栓9和压电陶瓷预紧螺母8相连接；压板3的上端通过压板固定螺钉6与下动子4固定相连；两头带螺纹的销轴16穿过压板3下部的，可转动滑套15一侧有螺纹孔，可转动滑套15通过螺纹配合与带螺纹的销轴16固定，可转动滑套15同时套装圆柱形滑杆12上，圆柱形滑杆12伸出可转动滑套15的一端设有螺纹并套装有弹簧13，弹簧通过弹簧预紧螺母14压紧在圆柱形滑杆12，圆柱形滑杆12的另一端与滚轮套杆11相连，与滑杆2相接触的滚轮10的轴枢装在滚轮套杆11上的轴孔19中，通过旋转弹簧预紧螺母14调节弹簧预紧力，进而调节滚轮10与滑杆2的接触压力。

所述滑杆截面为方形或者圆形结构，上动子和下动子的中间内孔也为相应匹配的方形或者圆形。

所述压电陶瓷为能提供较大伸缩位移的压电叠堆式压电陶瓷，且压电陶瓷需要螺栓和螺母预紧。

所述压电陶瓷与上动子和下动子通过刚性铰链或柔性铰链相连。

所述上动子和下动子是交替自锁进行运动。