一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构，压电陶瓷伸长以推动所述第一柔性杆向左倾斜，当第一电变液盒中的电变液呈液态，第二电变液盒中的电变液呈固态时，输出臂向左移动，当所述第一电变液盒中的电变液呈固态，所述第二电变液盒中的电变液呈液态时，所述输出臂向右移动。通过增加电变液盒作为位移方向的控制，实现了位移由简单的单向输出变为双向输出，位移方向具有前进和后退两个方向，为小范围往复运动提供了一种简便方法。

A Micro-displacement Amplifier Driven by Piezoelectric Ceramics

【技术实现步骤摘要】
一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构
本技术涉及压电陶瓷微位移放大
，尤其涉及一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构。
技术介绍
电流变液是由高介电常数、低电导率的电介质颗粒分散于低介电常数的绝缘液体中形成的悬浮体，是能够快速和可逆地对电场做出反映，迅速实现液体——固体性质转变的一类智能材料。其在动力传输系统、航空航天伺服系统、结构振动主动控制、机器人控制系统等现代工业领域中有巨大的前景。压电陶瓷促动器柔性铰链，作为压电陶瓷驱动的微位移放大机构，具有无机械摩擦、无间隙、运动灵敏高等优点作为位移驱动器的重要部分。常规的压电陶瓷驱动的微位移放大机构具有单向伸长的特性，固多以单方向运动实现其放大目的。如图1所示，假设压电陶瓷的位移量程是一个单位1，而步进电机的步宽为单位1，则步进电机可带动压电陶瓷装置在0、1、2、3、4、5位置上定位，而在每个单位之间定位，则需要对压电陶瓷促动器进行驱动，从而使微位移放大机构移动在单位之间定位。假如需要行进1.2个单位，则步进电机带动行进1，压电陶瓷促动器伸长0.2；需要行进1.9个单位，则步进电机带动行进1，压电陶瓷促动器伸长0.9。实际中，当压电陶瓷促动器运行超过量程的一半时，因其迟滞效应响应时间会比较长，而且需要对压电陶瓷大功率供电，影响微定位的实时性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构，以使压电陶瓷驱动的位移方向具有前进和后退两个方向。为了达到上述目的，本技术提供了一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构，包括上机械臂、下机械臂、第一柔性杆、第二柔性杆、第三柔性杆、第一电变液盒、第二电变液盒、输出臂及压电陶瓷，所述上机械臂、下机械臂及第二柔性杆均水平设置，所述第一柔性杆及所述第三柔性杆竖直设置；所述第一柔性杆的一端与所述下机械臂的一端连接，另一端与所述第二柔性杆的一端连接，所述压电陶瓷的一端与所述下机械臂的一端连接，另一端与所述第一柔性杆的杆身连接，所述输出臂为一端开口的矩形架，所述第三柔性杆位于所述矩形架内，所述第二柔性杆的另一端及所述上机械臂从所述开口伸入所述矩形架内，以与位于所述矩形架内的所述第三柔性杆的杆身连接，所述第三柔性杆的两端分别通过所述第一电变液盒及所述第二电变液盒与所述输出臂的两端相连；所述压电陶瓷伸长以推动所述第一柔性杆向左倾斜，当所述第一电变液盒中的电变液呈液态，所述第二电变液盒中的电变液呈固态时，所述输出臂向左移动，当所述第一电变液盒中的电变液呈固态，所述第二电变液盒中的电变液呈液态时，所述输出臂向右移动。可选的，所述第一电变液盒及所述第二电变液盒的一端均具有凸头，所述第三柔性杆的两端均具有限位块，所述第一电变液盒及所述第二电变液盒的凸头卡入所述限位块中以与所述第三柔性杆连接。可选的，所述第一电变液盒及所述第二电变液盒均包括上盒体、下盒体及位于所述上盒体与所述下盒体之间用于容纳电变液的电变液腔，所述上盒体及所述下盒体呈圆柱状，所述电变液腔呈曲面柱状。可选的，所述上盒体及所述下盒体内沿轴向设置有贯通孔，一导电棒插入所述贯通孔中以与所述电变液腔中的电变液接触。可选的，所述第一电变液盒及所述第二电变液盒由一电变液控制电路独立驱动。本技术还提供了一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构的使用方法，包括：提供所述压电陶瓷驱动的微位移放大机构；压电陶瓷伸长以推动第一柔性杆向左倾斜；第一电变液盒下电以使其电变液变成液态，第二电变液盒上电以使其电变液变成固态，第三柔性杆倾斜以使输出臂向左移动；或者，所述第一电变液盒上电以使其电变液变成固态，所述第二电变液盒下电以使其电变液变成液态，第三柔性杆倾斜以使所述输出臂向左移动。本技术提供的压电陶瓷驱动的微位移放大机构具有如下有益效果：(1)增加电变液盒作为位移方向的控制，实现了位移由简单的单向输出变为双向输出，位移方向具有前进和后退两个方向，为小范围往复运动提供了一种简便方法；(2)因为其位移具有往返两个方向，而往返量程能与原伸长量相同，所以其量程提高一倍；(3)因压电陶瓷为容性负载，其对驱动电源需由较大的功率要求，而本技术降低了压电陶瓷所需的伸长量，使驱动电源可降低一倍的功率输出，即驱动电压可以降低一半，又因为驱动电压与精度为反比例关系，当量程减小一半时，其供电精度可提高一倍。附图说明图1为一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构输出位移的结构示意图；图2为本技术实施例提供的压电陶瓷驱动的微位移放大机构的结构示意图；图3为本技术实施例提供的图2中视野11放大后的示意图；图4为本技术实施例提供的第一电变液盒或第二电变液盒的结构示意图；图5为本技术实施例提供的第一电变液盒或第二电变液盒的剖面示意图；图6为本技术实施例提供的电变液控制电路的电路图；图7为本技术实施例提供的压电陶瓷驱动的微位移放大机构的整体电路框图。具体实施方式下面将结合示意图对本技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。如图2所示，本实施例提供了一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构，包括上机械臂1、下机械臂2、第一柔性杆3、第二柔性杆4、第三柔性杆5、第一电变液盒6、第二电变液盒7、输出臂8及压电陶瓷10，所述上机械臂1、下机械臂2及第二柔性杆3均水平设置，所述第一柔性杆3及所述第三柔性杆5竖直设置；所述第一柔性杆3的一端与所述下机械臂2的一端连接，另一端与所述第二柔性杆4的一端连接，所述压电陶瓷10的一端与所述下机械臂2的一端连接，另一端与所述第一柔性杆3的杆身连接，所述输出臂8为一端开口的矩形架，所述第三柔性杆5位于所述矩形架内，所述第二柔性杆4的另一端及所述上机械臂1从所述开口伸入所述矩形架内，以与位于所述矩形架内的所述第三柔性杆5的杆身连接，所述第三柔性杆5的两端分别通过所述第一电变液盒6及所述第二电变液盒7与所述输出臂8的两端相连；所述压电陶瓷10伸长以推动所述第一柔性杆3向左倾斜，当所述第一电变液盒6中的电变液呈液态，所述第二电变液盒7中的电变液呈固态时，所述输出臂8向左移动，当所述第一电变液盒6中的电变液呈固态，所述第二电变液盒7中的电变液呈液态时，所述输出臂8向右移动。具体的，所述上机械臂1与所述下机械臂2横向设置并采用固定装置固定，所述下机械臂2呈L型，所述压电陶瓷10与所述下机械臂2平行设置，所述第一柔性杆3的上下两端与所述下机械臂2及所述第二柔性杆4连接，所述压电陶瓷10的一端与L型的所述下机械臂2的向上的端部连接，另一端与所述第一柔性杆3的杆身连接，以使所述下机械臂2、压电陶瓷10及第一柔性杆3构成一个杠杆结构。所述第二柔性杆4横向设置，其左右两端分别与所述第一柔性杆3的上端和第三柔性杆5的杆身连接，所述上机械臂1与所述第二柔性杆4平行设置，且一端与所述第三柔性杆5的杆身连接，所述上机械臂1与所述第三柔性杆5构成一个杠杆结构。进一步，所述输出臂8类似于一个矩形架，所述矩形架的一侧具有开口，所述第三柔性杆5设置于所述开口内，所述第三柔性杆5的上下两端分别通过所述第一电变液盒6及所述第二电变液盒7连接至所述开口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构，其特征在于，包括上机械臂、下机械臂、第一柔性杆、第二柔性杆、第三柔性杆、第一电变液盒、第二电变液盒、输出臂及压电陶瓷，所述上机械臂、下机械臂及第二柔性杆均水平设置，所述第一柔性杆及所述第三柔性杆竖直设置；所述第一柔性杆的一端与所述下机械臂的一端连接，另一端与所述第二柔性杆的一端连接，所述压电陶瓷的一端与所述下机械臂的一端连接，另一端与所述第一柔性杆的杆身连接，所述输出臂为一端开口的矩形架，所述第三柔性杆位于所述矩形架内，所述第二柔性杆的另一端及所述上机械臂从所述开口伸入所述矩形架内，以与位于所述矩形架内的所述第三柔性杆的杆身连接，所述第三柔性杆的两端分别通过所述第一电变液盒及所述第二电变液盒与所述输出臂的两端相连；所述压电陶瓷伸长以推动所述第一柔性杆向左倾斜，当所述第一电变液盒中的电变液呈液态，所述第二电变液盒中的电变液呈固态时，所述输出臂向左移动，当所述第一电变液盒中的电变液呈固态，所述第二电变液盒中的电变液呈液态时，所述输出臂向右移动。

【技术特征摘要】
1.一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构，其特征在于，包括上机械臂、下机械臂、第一柔性杆、第二柔性杆、第三柔性杆、第一电变液盒、第二电变液盒、输出臂及压电陶瓷，所述上机械臂、下机械臂及第二柔性杆均水平设置，所述第一柔性杆及所述第三柔性杆竖直设置；所述第一柔性杆的一端与所述下机械臂的一端连接，另一端与所述第二柔性杆的一端连接，所述压电陶瓷的一端与所述下机械臂的一端连接，另一端与所述第一柔性杆的杆身连接，所述输出臂为一端开口的矩形架，所述第三柔性杆位于所述矩形架内，所述第二柔性杆的另一端及所述上机械臂从所述开口伸入所述矩形架内，以与位于所述矩形架内的所述第三柔性杆的杆身连接，所述第三柔性杆的两端分别通过所述第一电变液盒及所述第二电变液盒与所述输出臂的两端相连；所述压电陶瓷伸长以推动所述第一柔性杆向左倾斜，当所述第一电变液盒中的电变液呈液态，所述第二电变液盒中的电变液呈固态时，所述输出臂向左移动，当所述第一电变液盒中的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文涛，钱存，秦祖军，熊显名，黄巍，张丽娟，张玉婷，徐韶华，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西,45