多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓電驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)，屬于折展機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]折展機構(gòu)屬于工程機械以及航空航天領(lǐng)域最為常用的一種機構(gòu)，一般應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、折展比大等優(yōu)點。折展機構(gòu)類型很多，套筒型的折展機構(gòu)是最為常用的一種。套筒折展機構(gòu)一般為量級或者多級套筒結(jié)構(gòu)，通過內(nèi)部套筒相對外部套筒的軸線運動實現(xiàn)展開動作。目前，套筒折展機構(gòu)一般采用電磁電機、減速器、鋼絲、轉(zhuǎn)輪等基本元件組成的復(fù)雜系統(tǒng)實現(xiàn)展開和收回，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大，而且電磁電機一般不具備自鎖特性，能量損耗大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有套筒折展機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、能耗高的問題，本發(fā)明提供一種多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)。
[0004]本發(fā)明的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)，所述折展機構(gòu)包括壓電驅(qū)動器、內(nèi)套筒、導(dǎo)軌和外套筒；
[0005]壓電驅(qū)動器包括兩個安裝座、三個下端壓電陶瓷組、豎直陶瓷組、三個上端陶瓷組、六個柔性鉸鏈和六個驅(qū)動足；
[0006]豎直陶瓷組的上下兩個端面分別與一個安裝座固定連接;下端面的安裝座的側(cè)面安裝有三個柔性鉸鏈，所述三個柔性鉸鏈上各設(shè)置有一個下端壓電陶瓷組剩余的三個柔性鉸鏈安裝在上端面的安裝座的側(cè)面，所述剩余的三個柔性鉸鏈上各設(shè)置有一個上端壓電陶瓷組;六個柔性鉸鏈的末端各設(shè)置有一個驅(qū)動足，六個驅(qū)動足的末端面均與外套筒的內(nèi)表面緊密接觸;上端面的安裝座上端與內(nèi)套筒一端固定連接;導(dǎo)軌設(shè)置在內(nèi)套筒和外套筒之間，限制內(nèi)套筒繞外套筒的轉(zhuǎn)動自由度。
[0007]所述壓電驅(qū)動器的六個驅(qū)動足與外套筒接觸處的曲率和外套筒內(nèi)壁半徑相同。
[0008]所述三個下端壓電陶瓷組和三個上端陶瓷組的軸線均與豎直陶瓷組的軸線垂直。
[0009]所述三個下端壓電陶瓷組中相鄰兩個下端壓電陶瓷組的夾角為120度，三個上端陶瓷組中相鄰兩個上端陶瓷組的夾角為120度。
[0010]上端面的安裝座與內(nèi)套筒的連接方式為螺紋連接或者銷連接。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)利用了壓電驅(qū)動器力(矩)密度大、無需減速和運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的優(yōu)點，能夠大大簡化套筒折展機構(gòu)的驅(qū)動裝置，有效減小套筒展開機構(gòu)的重量，并且無需潤滑，更加適應(yīng)空間工作環(huán)境;具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、能量損耗低等優(yōu)點，且加工裝配十分簡便。
【附圖說明】
[0012]圖1是【具體實施方式】中多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)的剖視圖；
[0013]圖2是圖1中壓電驅(qū)動器1的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是圖2所示壓電驅(qū)動器1中下端壓電陶瓷組1-2與柔性鉸鏈1-5組合結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
【具體實施方式】
[0015]結(jié)合圖1、圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式所述的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)，所述折展機構(gòu)包括壓電驅(qū)動器1、內(nèi)套筒2、導(dǎo)軌3和外套筒4;
[0016]壓電驅(qū)動器1包括兩個安裝座1-1、三個下端壓電陶瓷組1-2、豎直陶瓷組1-3、三個上端陶瓷組1 -4、六個柔性鉸鏈1 -5和六個驅(qū)動足1 -6 ；
[0017]豎直陶瓷組1-3的上下兩個端面分別與一個安裝座1-1固定連接;下端面的安裝座1-1的側(cè)面安裝有三個柔性鉸鏈1-5，所述三個柔性鉸鏈1-5上各設(shè)置有一個下端壓電陶瓷組1-2;剩余的三個柔性鉸鏈1-5安裝在上端面的安裝座1-1的側(cè)面，所述剩余的三個柔性鉸鏈1-5上各設(shè)置有一個上端壓電陶瓷組1-4;六個柔性鉸鏈1-5的末端各設(shè)置有一個驅(qū)動足1-6，六個驅(qū)動足1-1的末端面均與外套筒4的內(nèi)表面緊密接觸;上端面的安裝座1-1上端與內(nèi)套筒2—端固定連接;導(dǎo)軌3設(shè)置在內(nèi)套筒2和外套筒4之間，限制內(nèi)套筒2繞外套筒4的轉(zhuǎn)動自由度。
[0018]本實施方式中的壓電驅(qū)動器采用蠕動式工作方式，壓電驅(qū)動器與內(nèi)套筒固定連接；
[0019]壓電驅(qū)動器是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為陶瓷的變形，而帶動驅(qū)動足運動。其中蠕動式壓電驅(qū)動器可通過多組驅(qū)動足與動子(或固定面)的交換接觸和驅(qū)動足平行于動子(或固定面)的移動，并經(jīng)摩擦耦合，帶動動子(或驅(qū)動器自身)的運動。其具有無需變速機構(gòu)、無電磁干擾、響應(yīng)速度快和斷電自鎖等優(yōu)點。
[0020]本實施方式的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)在應(yīng)用的時候，三個下端壓電陶瓷組1-2接第一相驅(qū)動信號，豎直陶瓷組1-3接第二相驅(qū)動信號，三個上端壓電陶瓷組1-4接第三相驅(qū)動信號；通過控制驅(qū)動信號為正電壓或者負(fù)電壓，可以控制陶瓷組運動狀態(tài)為伸長或者縮短;下端壓電陶瓷組1-2和上端壓電陶瓷組1-4伸長時驅(qū)動足1-6與外套筒4內(nèi)壁保持脫離，下端壓電陶瓷組1-2和上端壓電陶瓷組1-4縮短時驅(qū)動足1-6與外套筒4內(nèi)壁保持緊密接觸;豎直陶瓷組1-3的伸長或者縮短用于帶動內(nèi)套筒2相對外套筒4產(chǎn)生軸向位移;通過設(shè)定三相驅(qū)動信號的相位差，可以實現(xiàn)套筒折展機構(gòu)的展開或者收回。
[0021]套筒展開動作時序:
[0022](1)三個下端壓電陶瓷組1-2縮短，其對應(yīng)的三個下端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁接觸，三個上端壓電陶瓷組1-4伸長，三個上端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁脫離接觸；
[0023](2)豎直壓電陶瓷組伸長，進而帶動內(nèi)套筒2沿外套筒4軸線向上展開；
[0024](3)三個下端壓電陶瓷組1-2伸長，其對應(yīng)的三個下端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁脫離接觸，三個上端壓電陶瓷組1-4縮短，三個上端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁接觸；
[0025](4)豎直壓電陶瓷組縮短，進而帶動三個下端壓電陶瓷組1-2沿外套筒4軸線向上運動；
[0026](5)重復(fù)上述(1)至(4)，則可以是實現(xiàn)機構(gòu)的逐步向上展開。
[0027]套筒收回動作時序:
[0028](1)三個下端壓電陶瓷組1-2伸長，其對應(yīng)的三個下端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁脫離接觸，三個上端壓電陶瓷組1-4縮短，三個上端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁接觸；
[0029](2)豎直壓電陶瓷組伸長，進而帶動三個下端壓電陶瓷組1-2沿外套筒4軸線向下運動；
[0030](3)三個下端壓電陶瓷組1-2縮短，其對應(yīng)的三個下端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁接觸，三個上端壓電陶瓷組1-4伸長，三個上端驅(qū)動足1-6在柔性鉸鏈的帶動下與外套筒4內(nèi)壁脫離接觸；
[0031](4)豎直壓電陶瓷組縮短，進而帶動內(nèi)套筒2沿外套筒4軸線向下收回；
[0032](5)重復(fù)上述(1)至(4)，則可以是實現(xiàn)機構(gòu)的逐步收回。
[0033]本實施方式中，所述壓電驅(qū)動器的六個驅(qū)動足1-6與外套筒4接觸處的曲率和外套筒4內(nèi)壁半徑相同，這樣可以使驅(qū)動足1-6與外套筒4內(nèi)壁面接觸，能夠增強機構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0034]本實施方式中，所述三個下端壓電陶瓷組1-2和三個上端陶瓷組1-4的軸線均與豎直陶瓷組1-3的軸線垂直，這樣可以使得驅(qū)動足1-6在與外套筒4內(nèi)壁接觸時不會產(chǎn)生偏載。
[0035]本實施方式中，所述三個下端壓電陶瓷組1-2中相鄰兩個下端壓電陶瓷組1-2的夾角為120度，三個上端陶瓷組1-4中相鄰兩個上端陶瓷組1-4的夾角為120度，根據(jù)三點確定圓心的原理，并且三點在圓周上均布時，可以使得各個驅(qū)動足1-6在接觸外套筒4內(nèi)壁時受力相等。
[0036]本實施方式中，上端面的安裝座1-1與內(nèi)套筒2的連接方式為螺紋連接或者銷連接，這樣能夠有保證連接的可靠性。
【主權(quán)項】
1.多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)，其特征在于，所述折展機構(gòu)包括壓電驅(qū)動器(1)、內(nèi)套筒(2)、導(dǎo)軌(3)和外套筒(4); 壓電驅(qū)動器(1)包括兩個安裝座(1-1)、三個下端壓電陶瓷組(1-2)、豎直陶瓷組(1-3)、三個上端陶瓷組(1-4)、六個柔性鉸鏈(1-5)和六個驅(qū)動足(1-6); 豎直陶瓷組(1-3)的上下兩個端面分別與一個安裝座(1-1)固定連接;下端面的安裝座(1-1)的側(cè)面安裝有三個柔性鉸鏈(1-5)，所述三個柔性鉸鏈(1-5)上各設(shè)置有一個下端壓電陶瓷組(1-2);剩余的三個柔性鉸鏈(1-5)安裝在上端面的安裝座(1-1)的側(cè)面，所述剩余的三個柔性鉸鏈(1-5)上各設(shè)置有一個上端壓電陶瓷組(1-4);六個柔性鉸鏈(1-5)的末端各設(shè)置有一個驅(qū)動足(1-6)，六個驅(qū)動足(1-1)的末端面均與外套筒(4)的內(nèi)表面緊密接觸；上端面的安裝座(1-1)上端與內(nèi)套筒(2)—端固定連接;導(dǎo)軌(3)設(shè)置在內(nèi)套筒(2)和外套筒(4)之間，限制內(nèi)套筒(2)繞外套筒(4)的轉(zhuǎn)動自由度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)，其特征在于，所述壓電驅(qū)動器的六個驅(qū)動足(1-6)與外套筒(4)接觸處的曲率和外套筒(4)內(nèi)壁半徑相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)，其特征在于，所述三個下端壓電陶瓷組(1-2)和三個上端陶瓷組(1-4)的軸線均與豎直陶瓷組(1-3)的軸線垂直。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)，其特征在于，所述三個下端壓電陶瓷組(1-2)中相鄰兩個下端壓電陶瓷組(1-2)的夾角為120度，三個上端陶瓷組(1-4)中相鄰兩個上端陶瓷組(1-4)的夾角為120度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)，其特征在于，上端面的安裝座(1-1)與內(nèi)套筒(2)的連接方式為螺紋連接或者銷連接。
【專利摘要】多足蠕動驅(qū)動型套筒折展機構(gòu)，屬于折展機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有套筒折展機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、能耗高的問題。本發(fā)明包括壓電驅(qū)動器、內(nèi)套筒、導(dǎo)軌和外套筒；壓電驅(qū)動器包括六個驅(qū)動足、三個下端壓電陶瓷組、豎直陶瓷組、三個上端陶瓷組和兩個安裝座；豎直陶瓷組上下兩個端面分別連接一個安裝座，三個下端壓電陶瓷組安裝在下端面的安裝座的側(cè)面，三個上端陶瓷組安裝在上端面的安裝座的側(cè)面；每個下端壓電陶瓷組和每個上端陶瓷組的末端各固定連接一個驅(qū)動足，六個驅(qū)動足的末端面均與外套筒的內(nèi)表面緊密接觸；上端面的安裝座上端與內(nèi)套筒一端固定連接；導(dǎo)軌設(shè)置在內(nèi)套筒和外套筒之間，限制內(nèi)套筒繞外套筒的轉(zhuǎn)動自由度。本發(fā)明用于折展機構(gòu)制作。
【IPC分類】H02N2/02, H02N2/04
【公開號】CN105450083
【申請?zhí)枴緾N201610012893
【發(fā)明人】劉英想, 閆紀(jì)朋, 陳維山, 劉軍考, 馮培連
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2016年1月8日