专利名称：拉压对称双压电堆作动器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种压电作动器，特别涉及一种具有能同时输出大的推力和拉力的拉
压对称压电作动器。
背景技术：
结构的高性能，推动了智能结构概念的产生和发展。以往对压电材料构成的作动 器已经有了广泛的研究，从微位移高分辨率压电作动器到大推力压电作动器都取得了较丰 厚的研究成果，并且已经在航天航空、机械制造和其它工业领域得到了应用。但以往大推力 压电作动器只能输出推力，在使用上有一定的局限性。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出了一种拉压对称双压电堆 作动器，在输出大的推力的同时，能对称的输出同样大小的拉力，具有结构紧凑、装配简单 的特点。 为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案为拉压对称双压电堆作动器，包括 一个圆形套筒11，套筒11的两端分别配置有后盖1和前盖17，套筒11内配置有移动块9、 压电堆A20和压电堆B24，套筒11上配置有四口插座4，输出杆12的一端与移动块9连为 一体，输出杆12的另一端穿出前盖17与作动杆15相连接，移动块9的左右两侧分别配置 有带有定位凹槽的底座10和底座7 ;压电堆A20坐在底座10上，放置在移动块9的右侧； 压电堆B24坐在底座7上，放置在移动块9的左侧，压电堆B24的另一端配置有一个圆形垫 片25，圆形垫片25由安装在后盖1内的预紧螺钉26顶紧，消除轴向的间距；压电堆A20的 两根供电线与压电堆B24两根供电线一起接入到四口插座4。 底座7和底座10上分别带有半圆形突起6和半圆形突起22，分别定位于移动块9 两面的凹槽里。 压电堆B24和压电堆A20的供电线通过四口插座4分别与驱动器电压输出端J4、 J5相接；电源输入端J3输入24V直流电压，通过一个发光二极管DO和自恢复保险FO串联 后再同时接入四个DC-DC转换器V1、V2、V3、V4各自的引脚IN;转化器V1的引脚-OUT同时 接隔离芯片U1、 U2各自的引脚-VS2，引脚+0UT同时接离芯片U1、U2各自的引脚+VS2 ;转 化器V2的引脚-OUT同时接隔离芯片U1、U2各自的引脚-VSl，引脚+OUT同时接离芯片Ul、 U2各自的引脚+VS1 ;转换器V3的引脚+OUT同时接子模块HVPA-1、 HVPA-2各自的+VS端， 引脚GND2接地；转化器V4的引脚GND2同时接子模块HVPA-1、 HVPA-2各自的-VS端，引脚 +OUT接地；控制信号输入端J1、J2分别通过隔离芯片U1、U2再接入HVPA-1和HVPA-2各自 的IN端。 子模块HVPA-i (i = 1、2)包括一PA85A功放芯片UO，控制信号通过电阻Rl和电容 C2组成的低通滤波器接入功放芯片U0的引脚+IN，低通滤波器限制的频率范围为0Hz-7Hz ; 芯片UO的引脚-IN通过滑动变阻器Pl接地。
由控制信号控制压电堆A20收縮，压电堆B24伸长，则向右推动滑动块9，作动杆 15输出推力；当压电堆A20伸长，压电堆B24收縮，则向左推动滑动块9，作动杆15输出拉 力；因此，本发明在输出推力或拉力时，本质上都是由同样性质的压电堆推动的，所以推力 和拉力应具有同样的大小，在输出大的推力的同时，能对称的输出同样大小的拉力。
图1是本发明的拉压对称双压电堆作动器的结构图。 图2是本发明的驱动器电路总图。 图3是本发明的子模块HVPA-i(i = 1、2)电路图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1 ，拉压对称双压电堆作动器，包括一个圆形套筒11 ，套筒11壁上有一个开 有圆孔的小平台5，四口插座4用左右各一个螺钉3固定于小平台5上，圆形后盖1由四个 螺钉2固定于套筒8的一端，后盖1上有一个长杆29， 二者连为一体，长杆29上打有螺纹 28，通孔27从长杆29 —端打通到后盖1另一端；通孔27有内螺纹，内六方预紧螺钉26装 配在通孔27内，圆形前盖17由四个螺钉19固定于套筒的另一端，圆形前盖17上打有两个 通孔18，与移动块9连为一体的两根运动输出杆12由通孔18穿出，两根运动输出杆12伸 出套筒11外的一端由螺帽16固定于作动杆15的底座13上，作动杆15的一端有螺纹14， 压电堆A20的一端坐在衬底10上，衬底10与压电堆A20接触的一面开有与压电堆横截面尺 寸相应的圆形浅槽，便于压电堆定位，而衬底10的另一面有半圆型突起22，定位在移动块9 一面的凹槽里。压电堆A20的另一端顶紧在前盖17上。同样压电堆B24的一端坐在衬底 7上，衬底7与压电堆B24接触的一面同样开有用于定位压电堆的圆形浅槽，衬底7的另一 面有半圆型突起6，定位于移动块9的另一面的凹槽里，压电堆B24的另一端顶在圆形垫片 25上，由预紧螺钉26将垫片25与压电堆B24顶紧；半圆形突起6、22能够消除由于装配原 因导致的施加于压电堆上的弯矩，使作动输出力总是沿着轴向；另外，衬底7、衬底10及移 动块9都分别有成对的通孔23、通孔8及通孔21，压电堆A20的两根供电线由这些通孔穿 过，同压电堆B24的两根供电线一同接到四口插座4上。 参见图2，压电堆A20的供电线通过四口插座4与驱动电路的输出端J4相接，输 出端J4与子模块HVPA-1的OUT端相接；压电堆B24的供电线通过四口插座4与驱动电路 的输出端J5相接，输出端J5与子模块HVPA-2的OUT端相接；驱动电路的24V电源输入端 J3正极通过发光二极管D0和自恢复保险F0与电容E0的正极相接，同时接入四个DC-DC转 化器VI、 V2、 V3、 V4各自的引脚IN，输入端J3负极与电容E0负极相接，同时分别接入四个 DC-DC转化器V1、V2、V3、V4各自的引脚GND1 ;转换器V1的-OUT引脚同时连接隔离芯片Ul、 U2各自的引脚-VS2，转换器V1的+0UT引脚同时连接隔离芯片Ul、U2各自的引脚+VS2，引 脚GND2接地；转化器V2的-OUT引脚同时连接隔离芯片U1、U2各自的引脚-VSl，转化器V2 的+0UT引脚同时连接隔离芯片U1 、U2各自的引脚+VS1 ，引脚GND2接地；转化器V3的+0UT 引脚同时接入到子模块HVPA-1、 HVPA-2各自的+VS端，GND2接地；转化器V4的GND2引脚 同时接入到子模块HVPA-l、HVPA-2各自的-VS端，+0UT引脚接地；隔离芯片Ul的引脚VIN与控制信号输入端Jl的正极相接，引脚GND1与输入端Jl的负极相接，芯片U1的引脚VOUT 接子模块HVPA-1的IN端，引脚GND2接地；隔离芯片U2的引脚VIN与控制信号输入端J2 的正极相接，引脚GND1与输入端J2的负极相接，芯片U2的引脚VOUT接子模块HVPA-2的 IN端，引脚GND2接地。 24V电源接通后，发光二级管DO点亮，转化器V1、V2将输入的24V电压线性放大， 给隔离芯片U1、U2提供相应的工作电压；同样，转化器V3的引脚+OUT输出+160V电压，提 供给子模块HVPA-i (i = 1、2)的+VS端；转化器V3的引脚GND2输出-160V电压，提供给子 模块HVPA-i(i = 1、2)的-VS端。通电工作时，隔离芯片U1、U2起到隔离高低压的作用，以 免高压进入控制信号输入端，子模块HVPA-i (i = 1、2)将从Jl、 J2输入的控制信号线性放 大30倍，来驱动压电堆作动器。 参见图3，子模块HVPA-1与HVPA-2的电路完全相同。其中，功放芯片UO的引脚 0UT接电阻RCL的一端，同时也接到自恢复保险F1的一端，保险F1的另一端接电容C1的 一端，保险F1与电容CI相接的这一端也作为子模块HVPA-i (i = 1、2)的输出端OUT，电容 CI的另一端接地，电阻RCL的另一端接芯片UO的引脚CL。同时，电阻RF和电容CF并联 后的一端接芯片UO的OUT引脚，另一端接滑动变阻器P1的滑动头，同时接到芯片UO的引 脚-IN，滑动变阻器Pl的另一端接地。芯片UO的引脚+VS与自恢复保险F3的一端相连，保 险F3的另一端作为子模块HVPA-i (i = 1、2)的+VS端。芯片U0的引脚+IN接电容C2的 一端，同时接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端接保护二极管Tl的正极，保护二极管T2的 负极以及电容C2的另一端接地，电阻R1与保护二极管T1相接的一端作为子模块HVPA-i (i =1、2)的IN端。芯片UO的其中的一个引脚COMP通过电阻RC和电容CC串联后连接到另 一个引脚COMP上，芯片U0的引脚-VS接自恢复保险F2的一端，保险F2的另一端作为子模 块HVPA-i (i = 1、2)的-VS端。 调节滑动变阻器P1可以调节子模块的放大倍数，本实施例调节至放大倍数为30倍。 本发明的的工作原理是由控制信号控制压电堆A20收縮，压电堆B24伸长，则向 右推动滑动块9，作动杆15输出推力；当压电堆A20伸长，压电堆B24收縮，则向左推动滑 动块9，作动杆15输出拉力。输出推力或拉力时，本质上都是由同样性质的压电堆推动的， 所以推力和拉力应具有同样的大小。
权利要求
拉压对称双压电堆作动器，包括一个圆形套筒(11)，套筒(11)的两端分别配置有后盖(1)和前盖(17)，其特征在于，套筒(11)内配置有移动块(9)、压电堆A(20)和压电堆B(24)，套筒(11)上配置有四口插座(4)，输出杆(12)的一端与移动块(9)连为一体，输出杆(12)的另一端穿出前盖(17)与作动杆(15)相连接，移动块(9)的左右两侧分别配置有带有定位凹槽的底座(10)和底座(7)；压电堆A(20)坐在底座(10)上，放置在移动块(9)的右侧；压电堆B(24)坐在底座(7)上，放置在移动块(9)的左侧，压电堆B(24)的另一端配置有一个圆形垫片(25)，圆形垫片(25)由安装在后盖(1)内的预紧螺钉(26)顶紧；压电堆A(20)的两根供电线与压电堆B(24)两根供电线一起接入到四口插座(4)。
2. 根据权利要求l所说的拉压对称双压电堆作动器，其特征在于，底座(7)和底座 (10)上分别带有半圆形突起(6)和半圆形突起(22)，分别定位于移动块(9)两面的凹槽 里。
3. 根据权利要求1所说的拉压对称双压电堆作动器，其特征在于，压电堆B(24)和压 电堆A(20)的供电线通过四口插座(4)分别与驱动器电压输出端(J4、J5)相接；电源输入 端(J3)输入24V直流电压，通过一个发光二极管(DO)和自恢复保险(F0)串联后再同时 接入四个DC-DC转换器(Vl、 V2、 V3、 V4)各自的引脚(IN);转化器(VI)的引脚(-OUT)同 时接隔离芯片(U1、U2)各自的引脚(-VS2)，引脚(+OUT)同时接离芯片(U1、U2)各自的引 脚(+VS2);转化器(V2)的引脚(舊)同时接隔离芯片(U1、U2)各自的引脚(-VS1)，引脚 (+OUT)同时接离芯片(U1、U2)各自的引脚(+VS1);转换器(V3)的引脚(+OUT)同时接子模 块(HVPA-l、HVPA-2)各自的(+VS)端，引脚(GND2)接地；转化器(V4)的引脚(GND2)同时 接子模块(HVPA-l、HVPA-2)各自的(-VS)端，引脚(+OUT)接地；控制信号输入端(Jl、 J2) 分别通过隔离芯片(U1、U2)再接入(HVPA-1)和(HVPA-2)各自的(IN)端。
4. 根据权利要求3所说的拉压对称双压电堆作动器，其特征在于，子模块(HVPA-i(i = 1、2))包括一PA85A功放芯片(UO)，控制信号通过电阻(Rl)和电容(C2)组成的低通滤波 器接入功放芯片(U0)的引脚(+IN)，低通滤波器限制的频率范围为0Hz-7Hz ;芯片(U0)的 引脚(-IN)通过滑动变阻器(Pl)接地。
5. 根据权利要求3或4所说的拉压对称双压电堆作动器，其特征在于，子模块 (HVPA-1)与(HVPA-2)均包括一功放芯片(UO)，功放芯片(U0)的引脚(OUT)接电阻(RCL) 的一端，同时也接到自恢复保险(Fl)的一端，保险(Fl)的另一端接电容(Cl)的一端，保 险(Fl)与电容(Cl)相接的这一端也作为子模块(HVPA-i(i = 1、2))的输出端(OUT)，电 容(Cl)的另一端接地，电阻(RCL)的另一端接芯片(U0)的引脚(CL);同时，电阻(RF)和 电容(CF)并联后的一端接芯片(UO)的(OUT)引脚，另一端接滑动变阻器(PI)的滑动头， 同时接到芯片(UO)的引脚(-IN)，滑动变阻器(PI)的另一端接地；芯片(UO)的引脚(+VS) 与自恢复保险(F3)的一端相连，保险(F3)的另一端作为子模块(HVPA-i(i = 1、2))的 (+VS)端；芯片(UO)的引脚(+IN)接电容(C2)的一端，同时接电阻(Rl)的一端，电阻(Rl) 的另一端接保护二极管(Tl)的正极，保护二极管(T2)的负极以及电容(C2)的另一端接 地，电阻(Rl)与保护二极管(Tl)相接的一端作为子模块(HVPA-i(i = 1、2))的(IN)端； 芯片(UO)的其中的一个引脚(COMP)通过电阻(RC)和电容(CC)串联后连接到另一个引脚 (COMP)上，芯片(UO)的引脚(-VS)接自恢复保险(F2)的一端，保险(F2)的另一端作为子 模块(HVPA-i(i = 1、2))的(-VS)端。
全文摘要
拉压对称双压电堆作动器，包括一个圆形套筒11，套筒11内配置有移动块9、压电堆A20和压电堆B24，输出杆12的一端与移动块9连为一体，输出杆12的另一端穿出前盖17与作动杆15相连接，由控制信号控制压电堆A20收缩，压电堆B24伸长，则向右推动滑动块9，作动杆15输出推力；当压电堆A20伸长，压电堆B24收缩，则向左推动滑动块9，作动杆15输出拉力；在输出大的推力的同时，能对称的输出同样大小的拉力，具有结构紧凑、装配简单的特点。
文档编号H02N2/02GK101699743SQ20091021891
公开日2010年4月28日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者张希农, 张治君, 徐明龙, 徐立勤, 邵恕宝 申请人:西安交通大学