[发明专利]利用同步机械开关将往复振动转化为单向运动的装置及控制方法

摘要

本发明涉及一种利用同步机械开关将往复振动转化为单向运动的装置及控制方法，属于精密机械直驱定位技术领域。该装置包括机械开关、机械振子、导向机构、预紧机构、基座、传感器组、控制器、负载；机械振子沿导向机构方向做快速振动，机械开关做与振子振动存在特定相位关系并与振动方向正交的开合动作，两者的动作关系满足：空载时，振子变形量最大但速度为零且正开始朝某一方向变形时机械开关打开，而后振子开始运动，当振子变形量达到反向最大但速度变为零且正开始朝正方向变形时机械开关闭合，一直到下一工作周期到来；负载时，当驱动力大于负载时开关打开，振子滑动端速度再次减小到零时开关闭合。本发明解决了高频机械振动能量定向持续输出时界面磨损问题，适用于精密定位应用。

主权项

利用同步机械开关将往复振动转化为单向运动的装置，其特征在于：包括机械开关(1)、机械振子(2)、导向机构(3)、预紧机构(4)、基座(5)、传感器组(6)和驱动控制器(7)；所述基座(5)连接了机械开关(1)、导向机构(3)和预紧机构(4)三个部分，所述机械开关(1)的开合动作方向与机械振子(2)的振动方向正交，机械开关(1)打开时与机械振子(2)没有接触，关闭时与机械振子(2)能够刚性连接；所述机械开关(1)工作在准静态模式，其开关动作受阶跃信号控制，机械振子(2)工作在谐振模式，其振动驱动力具有正弦变化特性；所述机械开关(1)的阶跃控制信号由控制器通过提取安装于机械振子(2)上的传感器信号并加以适当算法产生；所述传感器组(6)与机械振子(2)固定连接并能够实时提取振子滑动端的加速度和位置信息及振子振动端振幅信息；所述驱动控制器(7)向机械振子(2)提供正弦驱动信号并实时监测其反馈的信息，通过处理后向机械开关(1)提供阶跃驱动信号。