[发明专利]直线旋转耦合输出型压电驱动装置

摘要

本发明公开了一种直线旋转耦合输出型压电驱动装置，包括：堆叠安装座、圆柱销、压电堆叠、应变片、殷钢片、钢珠、耦合输出构件、输出轴。压电堆叠侧面贴应变片，底面与堆叠安装座粘接，顶面粘殷钢片并与输出轴球窝内钢珠接触；耦合输出构件顶部与输出轴过盈嵌套，底部与堆叠安装座间用圆柱销定位和紧定螺钉固定。压电堆叠施加电压后，推动输出轴和耦合输出构件顶部一起沿轴向伸长；由于耦合输出构件的变形耦合特性，其顶部和输出轴将同时绕轴向旋转一定角度，且该角度与轴向伸长量成正比。本发明能在轴向同时输出直线和旋转运动，具有结构简单，控制容易，转角范围大，位移和转角精度高的优点。

主权项

一种直线旋转耦合输出型压电驱动装置，包括：堆叠安装座（2）、圆柱销（3）、压电堆叠（4）、应变片（5）、殷钢片（6）、钢珠（7）、耦合输出构件（8）、输出轴（9），其特征在于：所述的堆叠安装座（2）为2Cr13不锈钢材质、下端为法兰的圆柱状零件，上端圆柱体长度不小于7.5mm，直径不小于15mm，圆柱体上端面中心有一个深1mm、直径D1+0.1mm的平底圆孔（2‑1），其中D1为压电堆叠（4）方形截面的外接圆直径；圆柱上端面距中心R1‑2.5mm处有一个用于通导线的通孔（2‑2），其中R1为上圆柱体的半径；圆柱体侧面距上端面3.2mm处有一道顶角120°等腰三角形的环形凹槽（2‑3），凹槽宽度4.4mm；圆柱体侧面有一对夹角为60°的平面（2‑4），两平面与圆柱体中心距离均为38R1/51mm，且从圆柱体顶面至其下4.8mm，平面切除部分环形槽（2‑3）但避开通孔（2‑2）；法兰厚4mm至5mm，直径比上圆柱直径大6mm至7mm，底面有周向均布的三个深4mm的M3螺纹孔（2‑5），用于装置与外部的安装固定；法兰上端面距法兰中心R1+1.6mm处有一个深3mm的销钉孔（2‑6），用于安装圆柱销（3）；所述的压电堆叠（4）为轴向截面方形的长方体；所述的应变片（5）为基底为长方形的单向测量应变片，测量方向长度不超过压电堆叠（4）轴向长度的1/3，宽度不超过压电堆叠（4）的宽度；所述的殷钢片（6）形状与压电堆叠（4）轴向截面相同，厚度比l‑h大0.02mm至0.03mm，其中l为耦合输出构件（8）、输出轴（9）和钢珠（7）安装后钢珠（7）最低点距离耦合输出构件（8）底面的距离，h为压电堆叠（4）粘接到堆叠安装座（2）后压电堆叠（4）顶面到堆叠安装座（2）法兰上端面的距离；所述的耦合输出构件（8）为0Cr17Ni7Al不锈钢材质圆管状零件，外径与 堆叠安装座（2）法兰直径相同，按内径可分为三段，上段长度3mm至5mm，内径8mm至10mm，下段长度比堆叠安装座（2）上圆柱体长度大0.5mm至1mm，内径比堆叠安装座（2）上圆柱直径大0.02mm至0.03mm，中间段壁厚1.5mm至2.5mm，中间段和下段的长度总和比l1+l2+R2大1mm至1.5mm，其中l1为堆叠安装座（2）顶面圆孔（2‑1）底平面到法兰上端面的距离，l2为压电堆叠（2）长度，R2为钢珠（7）半径；下段圆管侧面距底面l1‑2mm处有周向均布的3个M3螺纹通孔（8‑1）；下段圆管侧面距底面l1‑1mm高度有2个孔中心线成60°角的M3螺纹通孔（8‑2），且二者与螺纹孔（8‑1）中一个的夹角均为30°；圆管底面距中心R1+1.6mm处有安装圆柱销（3）的销钉孔（8‑3），深6mm，其位置满足安装时侧向3个螺孔（8‑1）均能对准堆叠安装座（2）侧面的凹槽（2‑3）,且另2个螺纹孔（8‑2）正对着堆叠安装座（2）侧面的两个平面（2‑4）；中间段侧面有3根或3根以上螺旋槽（8‑4）贯穿管壁，螺旋槽宽度2mm到4mm，导程大于D2而小于10D2，螺旋槽上下边缘距中间段圆管的上下端均为1mm；所述的输出轴（9）为2Cr13不锈钢材质短轴，中间有一法兰，底端面有一个底部为半球形的圆孔（9‑1），用于安装钢珠（7），圆孔圆柱段长0.5mm，下段轴轴径为D2+0.01mm，长l3+0.5mm，其中D2为耦合输出构件（8）上段圆管内径，l3为上段圆管长度；法兰盘直径比轴径大4mm，厚度2mm至4mm；上段轴轴径8mm至10mm，长度不小于10mm；堆叠安装座（2）圆孔（2‑1）底面粘接压电堆叠（4）底面，压电堆叠（4）侧面粘贴应变片（5），顶面粘贴殷钢片（6），压电堆叠（4）和应变片（5）的导线从堆叠安装座（2）上通孔（2‑2）引出；输出轴（9）下段轴嵌套在耦合输出构件（8）上段圆管内，法兰下端面与耦合输出构件（8）顶面贴合，输出 轴（9）底端小孔（9‑1）装钢珠（7），钢珠（7）与殷钢片（6）上端面接触，耦合输出构件（8）下段圆管与堆叠安装座（2）上圆柱套合，其底面与堆叠安装座（2）法兰贴合；圆柱销（3）安装在堆叠安装座（2）的销钉孔（2‑6）和耦合输出构件（8）的销钉孔（8‑3）内，耦合输出构件（8）侧面螺纹孔（8‑1）内的紧定螺钉（3）顶端圆锥面抵住堆叠安装座（2）环向凹槽的上斜面，螺纹孔（8‑2）内的紧定螺钉（3）顶端圆锥面分别抵住堆叠安装座（2）侧面的两平面（2‑4）。