[发明专利]一种蜂窝放大式的纤维推出装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种蜂窝放大式的纤维推出装置及其工作方法，装置包括工作台、手动调节微动平台和蜂窝式位移输出机构；手动调节微动平台固定在工作台上，蜂窝式位移输出机构固定在手动调节微动平台的前侧；蜂窝式位移输出机构包括框式蜂窝式放大机构、顶针和若干组放大组件；放大组件设置在框式蜂窝式放大机构上；放大组件包括桥式放大机构、压电陶瓷组、压电陶瓷正极输入接线和压电陶瓷负极输入接线；被检测的纤维玻片被固定在工作台上，位于顶针的下方；通过向压电陶瓷组输入信号，压电陶瓷组伸长，输出位移，该位移经桥式放大机构放大，顶针随之下移，将纤维玻片的单根纤维推出。本发明具有装置结构简单、响应速度快、定位精度高等优点。

技术领域

本发明属于压电精密致动技术领域，涉及一种纤维推出装置，尤其涉及一种蜂窝放大式的纤维推出装置及其工作方法。

背景技术

压电作动技术是利用压电材料的逆压电效应，将电能转化为宏观运动的机械能新兴技术，因其相关元器件体积小、精度高、响应快、断电自锁、不受电磁干扰等优点，可以满足诸多高新技术领域的要求。根据作动时激振方式的不同，可以分为共振式与非共振式两种，共振式的核心元件为单片压电陶瓷片，利用压电元件激发弹性体的共振，得到放大的变形，将变形通过摩擦驱动输出部件形成宏观运动。非共振式与共振式的作动方式较为相似，区别在于核心元件为叠层压电陶瓷，工作时不需要利用弹性体的共振模态。非共振式避开了共振模态的运用，从而更适合于各种环境下的使用。

纤维推出测试的目的是测试从纤维玻片中推出单根纤维时的关键性能参数变化情况，主要测定量包括推出速度与推出力，由于单根纤维的尺度在微米级，通常需要测试装置具有百牛以上的大推力、微米级的定位精度以及较好的步进可控性。早起的纤维推出装置通常采用伺服电机实现推出，可以满足大推力与大行程，不足之处在于精度不高，难以确保步进运动可控性，容易导致纤维破坏。

名称为一种基于叠层压电陶瓷的纤维推出装置及其工作方法的发明专利申请(申请号为201910061558.3)公开了一种纤维推出装置，虽然采用了压电元件，但是这种横向叠层的压电陶瓷结构，在推动的过程中容易失稳，而且易因受到剪切力而损坏。此外，其能够产生的推出位移有限，有时无法将单根纤维完整推出，无法获得单根纤维与玻片间完整的残余应力。其次，横推式的结构分布导致位移输出结构的自重对顶针产生侧向干扰，影响测试结果。

发明内容

本发明提供一种蜂窝放大式的纤维推出装置及其工作方法，以克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种蜂窝放大式的纤维推出装置，包括工作台、手动调节微动平台和蜂窝式位移输出机构；手动调节微动平台固定在工作台上，蜂窝式位移输出机构固定在手动调节微动平台的前侧，通过调节手动调节微动平台，带动蜂窝式位移输出机构上下移动；蜂窝式位移输出机构包括框式蜂窝式放大机构、顶针和若干组放大组件；框式蜂窝式放大机构为框体，具有机构固定部、两个竖直放大段和顶针固定部，机构固定部位于顶针固定部的上方，两个竖直放大段竖直地设置在上固定部和下顶针固定段之间；机构固定部固定在手动调节微动平台的前侧顶针固定在顶针固定部的下端；放大组件的数量为复数，若干组放大组件分为两列、一一对称地设置在两个竖直放大段上；放大组件包括桥式放大机构、压电陶瓷组、压电陶瓷正极输入接线和压电陶瓷负极输入接线；桥式放大机构相接在竖直放大段上，桥式放大机构的位移输出端与竖直放大段的竖直长度方向一致；压电陶瓷组横向设置在桥式放大机构内，与桥式放大机构的位移输入端一致；压电陶瓷正极输入接线和压电陶瓷负极输入接线均连接在压电陶瓷组上；被检测的纤维玻片被固定在工作台上，位于顶针的下方；蜂窝式位移输出机构可通过调节手动调节微动平台，下移至顶针对准贴于纤维玻片的单根纤维上，通过压电陶瓷正极输入接线和压电陶瓷负极输入接线向压电陶瓷组输入信号，压电陶瓷组伸长，输出位移，该位移经桥式放大机构放大，框式蜂窝式放大机构伸长，顶针随之下移，将纤维玻片的单根纤维推出。

进一步，本发明提供一种蜂窝放大式的纤维推出装置，还可以具有这样的特征：其中，放大组件的数量为四个。