本發(fā)明涉及一種壓電作動(dòng)器，特別是基于壓電雙晶片彎曲變形驅(qū)動(dòng)的作動(dòng)器，具體的說是一種基于可調(diào)節(jié)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)的四通道式壓電舵機(jī)。

背景技術(shù)：

壓電作動(dòng)器是近年來發(fā)展起來的新型電動(dòng)執(zhí)行元件,它是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。以壓電致動(dòng)器為執(zhí)行元件的各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在微位移平臺(tái)、超精密機(jī)械加工、微夾持器、掃描隧道顯微鏡、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、天線和閥等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中。

現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)制導(dǎo)兵器的性能要求越來越高，兼具快速反應(yīng)與便攜、精確打擊性能與低成本的制導(dǎo)炮彈呼之欲出，出于長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義考慮，各國也在爭(zhēng)相發(fā)展與完善制導(dǎo)炮彈。本發(fā)明也是在國家大力發(fā)展本國的制導(dǎo)彈藥的背景下，提出一種機(jī)動(dòng)性和靈活性好的多通道舵機(jī)控件執(zhí)行裝置

壓電雙晶片驅(qū)動(dòng)器具有控制帶寬高，消耗功率小，費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，這些特征和微小型智能彈藥對(duì)于飛控操縱面驅(qū)動(dòng)器的要求十分契合。然而其輸出位移小的缺陷也成了發(fā)展壓電雙晶片舵面驅(qū)動(dòng)器的瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的壓電雙晶片驅(qū)動(dòng)器位移不足而影響其使用范圍的問題，設(shè)計(jì)一種位置量大且可調(diào)的基于可調(diào)節(jié)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)的四通道式壓電舵機(jī)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于可調(diào)節(jié)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)的四通道壓電舵機(jī)，它包括四個(gè)舵翼1，其特征是所述的四個(gè)舵翼1均通過軸承15與對(duì)應(yīng)的輸出軸19相連，輸出軸19安裝在輸出軸端固定架16上并與壓電雙晶片12的一端相連，壓電雙晶片12的另一端與可調(diào)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)11相連，可調(diào)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)11通過彈簧10安裝在固定架5上，輸出軸端固定架16與固定架5之間通過螺桿13相連且兩者之間的距離可調(diào)；四個(gè)輸出軸端固定架16與四個(gè)固定架5均安裝在對(duì)應(yīng)的圓盤（6，20）上；壓電雙晶片12彎曲變形促使與其緊密連接的輸出軸19發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使舵翼發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)可調(diào)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)11的輸出力大小可調(diào)節(jié)舵翼的偏轉(zhuǎn)角度；可調(diào)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)11的輸出力由彈簧10的預(yù)壓力和壓電疊堆18通電產(chǎn)生的縱向伸縮力組成。

所述的可調(diào)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)11由放大機(jī)構(gòu)組件17和壓電疊堆18以及支撐板24組成，支撐板24與彈簧10相連，放大機(jī)構(gòu)組件17絞支固定在支撐板24上并將彈簧10的力和壓電疊堆18的力疊加后作用在安裝在固定架5中并能在其中滑移的推桿19-1上，推桿19-1推動(dòng)壓電雙晶片12變形從而驅(qū)動(dòng)輸出軸19帶動(dòng)舵翼1轉(zhuǎn)動(dòng)。

四個(gè)壓電雙晶片作動(dòng)器分別控制四個(gè)舵翼偏轉(zhuǎn)，靈活性高。

整體外部結(jié)構(gòu)為一體式圓柱形結(jié)構(gòu)。

彈簧10通過可調(diào)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)11施加于固定在推桿19-1和輸出軸19之間的壓電雙晶片12以提供軸向預(yù)壓力。

所述的可調(diào)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)11通過壓電疊堆18縱向變形施加于鉸鏈最終作用于壓電雙晶片從而增加其軸向預(yù)壓力。

通過輸出電壓的調(diào)節(jié)可改變壓電疊堆18以及壓電雙晶片12的變形程度，從而改變最終輸出的偏轉(zhuǎn)位移，從而彌補(bǔ)了舵翼偏轉(zhuǎn)位移不足且不可調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過采取壓電疊堆與放大機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)壓電雙晶片的預(yù)壓力，從而實(shí)現(xiàn)了：

1、舵翼偏轉(zhuǎn)角度范圍更大，最大輸出偏轉(zhuǎn)位移增大

2、由于采用了壓電疊堆控制放大機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)其對(duì)壓電雙晶片的軸向壓力，其可控性，靈敏度，以及調(diào)節(jié)精度都有所提高。

3、本發(fā)明是采取十字交叉式四通道舵翼驅(qū)動(dòng)器，其控制精度更高。

4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，緊湊，功能實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明現(xiàn)有舵機(jī)結(jié)構(gòu)外觀圖。

圖2是舵機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是舵翼機(jī)構(gòu)裝置示意圖。

圖4是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。

圖5是圖4的右視圖。

圖6是圖4的俯視圖。

圖7是預(yù)壓力調(diào)節(jié)裝置示意圖。

圖8是預(yù)壓力調(diào)節(jié)工作示意圖。

圖中：1是舵翼，5是放大機(jī)構(gòu)固定架，10是彈簧，12是壓電雙晶片，13是螺桿，15是軸承，16是輸出端固定架，17是放大機(jī)構(gòu)組件，18是壓電疊堆，19-1是轉(zhuǎn)動(dòng)推桿，19是轉(zhuǎn)軸，20是圓盤。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖2-8所示。

一種基于放大機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)預(yù)壓力四通道式壓電舵機(jī)，它包括四個(gè)舵翼1，外殼2、3通過四個(gè)固定螺釘4固定在固定架5的側(cè)面，四個(gè)固定架5通過8個(gè)螺釘7固定在圓盤6、20上，四個(gè)螺釘9將四個(gè)彈簧10連接在固定架上，通過四個(gè)放大機(jī)構(gòu)11給四個(gè)壓電雙晶片12施加軸向壓力，壓電雙晶片分別與四個(gè)輸出軸19相連，輸出軸端固定架16與放大機(jī)構(gòu)端固定架5通過8個(gè)螺桿13固定相連，舵翼與輸出軸19由軸承15連接傳動(dòng)，如圖2、3所示，壓電雙晶片12彎曲變形促使與其緊密連接的輸出軸19發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使舵翼發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通過可調(diào)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)11可增加輸出偏轉(zhuǎn)位移。如圖2所示，該舵機(jī)裝置采取十字交叉四通道舵翼結(jié)構(gòu)，由圖3可知每個(gè)壓電雙晶片12獨(dú)立控制一個(gè)舵翼，使得該舵機(jī)整體操控靈活性得以提高，輸出轉(zhuǎn)軸19與舵翼通過軸承15連接。整個(gè)驅(qū)動(dòng)部分固定在由固定架5，螺桿13以及支架16組成的框架內(nèi)，圖3，4，5，6為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分，由彈簧10與放大機(jī)構(gòu)裝置11以及一端連接有輸出軸19，另一端連接推桿19-1的壓電雙晶片12組成，彈簧10將預(yù)壓力通過安裝有壓電疊堆18的放大機(jī)構(gòu)裝置11施加于雙晶片軸向上，如圖7所示，該放大機(jī)構(gòu)裝置由放大機(jī)構(gòu)組件17和壓電疊堆18以及支撐板24組成，支撐板24與彈簧10相連，放大機(jī)構(gòu)組件17絞支固定在支撐板24上，壓電疊堆18也固定在支撐板24上，由于通過放大機(jī)構(gòu)裝置可調(diào)節(jié)雙晶片12軸向預(yù)壓力，使得本發(fā)明彌補(bǔ)了舵翼最終輸出偏轉(zhuǎn)位移小的缺點(diǎn)。

如圖8所示可調(diào)節(jié)預(yù)壓力工作原理圖，通過調(diào)節(jié)壓電疊堆18的輸入電壓從而改變其縱向變形，由于縱向變形產(chǎn)生的力f1通過組件17傳遞給壓電雙晶片，該種調(diào)節(jié)方式操作簡(jiǎn)便，可控性以及調(diào)節(jié)精度高。

本發(fā)明整體外殼2、3也可采取一體式圓柱體，以適應(yīng)彈載舵機(jī)的場(chǎng)景需求。

本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種基于可調(diào)節(jié)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)的四通道壓電舵機(jī)，它包括四個(gè)舵翼（1），其特征是所述的四個(gè)舵翼（1）均通過軸承（15）與對(duì)應(yīng)的輸出軸（19）相連，輸出軸（19）安裝在輸出軸端固定架（16）上并與壓電雙晶片（12）的一端相連，壓電雙晶片（12）的另一端與可調(diào)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)（11）相連，可調(diào)預(yù)壓力放大機(jī)構(gòu)（11）通過彈簧（10）安裝在固定架（5）上，輸出軸端固定架（16）與固定架（5）之間通過螺桿（13）相連；四個(gè)輸出軸端固定架（16）與四個(gè)固定架（5）均安裝在對(duì)應(yīng)的圓盤（6，20）上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，緊湊，功能實(shí)用性強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳超;劉士詳;程罡;陳恒;王均山
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.12
技術(shù)公布日：2017.09.22