[发明专利]二自由度进给装置及其应用

说明书

一种二自由度进给装置及其应用，包括：设置于机体内的动力单元以及一端与之相接触的放大机构，放大机构的另一端作为系统输出端以对机体外部的对象进行操作，其中：放大机构与动力单元相连以接收动力单元的驱动输出，当机体受到驱动进行转动时通过一个转动和/或外部磁场同时实现转动和平动两个自由度的运动。本发明通过至少一级放大结构，能够通过一体化结构实现平转动二自由度的运动。

技术领域

本发明涉及的是一种机械加工领域的技术，具体是一种二自由度进给装置及其应用。

背景技术

现有多种智能型作动器均采用压电陶瓷、压电薄膜、电致伸缩、磁致伸缩、形状记忆合金、伺服和电流变流体作为动力单元。这些作动器的出现为实现高精度的振动主动控制提供了必要条件。但现有的装置对动力单元的放大和智能控制尚无法达到工业需求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种二自由度进给装置及其应用，通过至少一级放大结构，能够通过一体化结构实现平转动二自由度的运动，输入交流电后往复振动频率达到6～7KHz，经杠杆放大四倍后达到0.2mm的动作范围。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：设置于机体内的动力单元以及一端与之相接触的放大机构，放大机构的另一端作为系统输出端以对机体外部的对象进行操作，其中：放大机构与动力单元相连以接收动力单元的驱动输出，当机体收到驱动进行转动时放大机构同步/异步实现水平上的进给运动。

所述的放大机构采用具有至少一个转动轴的连杆或连杆组或等效于回转轴方式的柔性铰链机构实现。

所述的连杆或连杆组用于实现水平和竖直的力矩传输，转动轴用于实现输入输出的力臂调整，通过放大机构将动力单元的微位移放大并传输至机体外部的操作对象上。

所述的转动轴设置于机体内并与机体同步转动。

所述的动力单元采用永磁体、固态伸缩体或电磁伸缩体，优选采用压电伸缩材料、磁致伸缩材料、永磁体、电磁铁和/或静电驱动体。

所述的机体内设有用于在一个方向上对放大机构提供弹力或拉力的预紧机构与放大机构相接触，使得放大机构保持特定位置的初始状态并消除传动过程中的间隙。

所述的放大机构和预紧机构上进一步设有传感器，该传感器与外部控制单元相连并输出工况信息。

所述的动力单元具有驱动和传感特性，其本身的一部分，可以为驱动单元部件，另一部分为传感单元部件；或是两种固态材料体，其中一种材料体为驱动单元，另一种作为传感单元；以至于驱动输出加载和驱动输出状态监控可以同时实现。

附图说明

图1为具有一级放大的二自由度进给装置示意图；

图2为具有二级放大的二自由度进给装置示意图；

图3为具有三级放大的二自由度进给装置示意图；

图4a和图4b为放大机构柔性铰链示意图；

图5和图6为具有外部驱动的二级放大的二自由度进给装置示意图；

图7为外置永磁体实施方式示意图；

图8为动力单元示意图；

图中：a为全压电材料；b为全磁致伸缩材料；c为压电一磁致伸缩材料；d为磁致伸缩一压电材料；

图9为实施例应用示意图；

图中：动力单元0、机体1、限位导向部件2、放大机构3、回转轴4、预紧装置5、传力部件6、次级线圈7、驱动电机8、初级线圈9、磁驱部件11、传感器12、系统输出端13、永磁体外壳14、柔性铰链回转机构15、位移放大杆16。