[实用新型]一种基于压电驱动的关节锁紧机构

说明书

本实用新型公开了一种基于压电驱动的关节锁紧机构，包含第一锁件、第二锁件和螺纹锁杆；螺纹锁杆包含依次同轴固连的螺柱、光柱和限位圆盘；第一锁件包含配重块、若干圆环形压电元件、连接柱、沉头螺栓、法兰盘和螺纹管；第二锁件包含驱动定子和第一至第四矩形压电元件。本实用新型利用压电材料的逆压电效应将电能转换为机械能，推动螺旋旋进，实现轨道的精确对接，不需要复杂的传动和减速机构，结构简单紧凑，易于实现小型化，且能强磁场及真空环境下工作。

技术领域

本实用新型涉及压电驱动技术，尤其涉及一种基于压电驱动的关节锁紧机构。

背景技术

托卡马克装置的机器人维护系统，多节轨道悬空铺设，需要将相邻的轨道配合并实现固定，由于托卡马克装置在强磁上、超大电流、超低温、极高温等极端工况下运行，以电磁电机为驱动的装置在这种环境下无法高精度地运行。较多的维护系统考虑在托卡马克装置内进行轨道对接形成检测轨道，但是依然存在对接不精准、结构复杂等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于压电驱动的关节锁紧机构。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于压电驱动的关节锁紧机构，包含第一锁件、第二锁件和螺纹锁杆；

所述螺纹锁杆包含依次同轴固连的螺柱、光柱和限位圆盘，螺柱和光柱的底面半径相同，限位圆盘的底面半径大于光柱的底面半径；

所述第一锁件包含配重块、第一至第四圆环形压电元件、第一至第三电极片、连接柱、沉头螺栓、法兰盘和螺纹管；

所述配重块为圆柱体，其沿轴线设有沉头通孔；所述连接柱为圆柱体，其一个端面的中线设有和所述沉头螺栓相匹配的螺纹孔；所述沉头螺栓依次穿过配重块的沉头通孔、第一圆环形压电元件、第一电极片、第二圆环形压电元件、第二电极片、第三圆环形压电元件、第三电极片、第四圆环形压电元件后和所述连接柱的螺纹孔螺纹相连，将第一至第四圆环形压电元件、第一至第三电极片固定在配重块和连接柱之间；

所述螺纹管为两端开口的空心圆柱体，其内壁上设有和所述螺纹锁杆的螺柱相匹配的螺纹；

所述法兰盘一端和所述螺纹管的一端固连、另一端和所述连接柱远离配重块的一端固连，且法兰盘周向均匀设有若干用于固定第一锁件的通孔；

所述第二锁件包含驱动定子和第一至第四矩形压电元件；

所述驱动定子为长方体，包含第一端面、第二端面、以及第一至第四侧面，其中，第一端面、第二端面均为正方形，第一至第四侧面依次相连，第一侧面平行于第三侧面，第二侧面平行于第四侧面；所述驱动定子其沿轴线设有和螺纹锁杆的螺柱相匹配的螺纹通孔；

所述第一端面上设有若干用于固定第二锁件的螺纹孔；

所述第一至第四矩形压电元件一一对应设置在所述驱动定子的第一至第四侧面上；

所述驱动定子的螺纹通孔的长度小于螺纹锁杆光柱的长度，所述螺纹管的长度大于螺纹锁杆螺柱的长度，且螺纹管、螺纹锁杆螺柱的长度差大于驱动定子的螺纹通孔、螺纹锁杆光柱的长度差；

所述第一至第四圆环形压电元件均沿其厚度方向极化，沿其直径为分界线两分区，两个分区极化方向相反；所述第一圆环形压电元件和第二圆环形压电元件的分区分界线平行，同一侧分区的极化方向相反；所述第三圆环形压电元件和第二圆环形压电元件的分区分界线相互垂直；所述第四圆环形压电元件和第三圆环形压电元件的分区分界线平行，同一侧分区的极化方向相反；

所述第一至第四矩形压电元件均沿其厚度方向极化，第一矩形压电元件和第三矩形压电元件极化方向相同，第二矩形压电元件和第四矩形压电元件极化方向相同。