壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒的製作方法

2023-05-16 18:45:36 2

專利名稱：壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械結構設計領域，應用於微位移驅動領域，尤其是壓電陶瓷驅 動器柔性裝夾套筒。
背景技術：
目前市場上有售的壓電陶瓷驅動器主要有帶封裝的圓柱形壓電陶瓷驅動 器、不帶封裝的圓柱形壓電陶瓷驅動器和不帶封裝的矩形截面壓電陶瓷驅動器 等。帶封裝的壓電陶瓷驅動器與不帶封裝的壓電陶瓷驅動器相比，價格高、體積 大，而且當需要將壓電陶瓷驅動器與使用環境整體結構相互固定連接時，往往還 需要增加轉接件，增加了系統微型化的難度。不帶封裝的壓電陶瓷驅動器安裝使 用時容易受損，如壓電陶瓷斷裂、供電線接頭脫落等。

發明內容
本發明的目的是提供一種壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，可適用於不同規 格、不同形狀的裸壓電陶瓷驅動器的封裝，以解決傳統技術中帶封裝的壓電陶瓷 驅動器體積大、微型化難度大，及不帶封裝的壓電陶瓷驅動器易受損的問題。
為了達到上述目的，本發明所用的技術方案為-
壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於包括套筒，所述套筒頂部開有 通孔，所述套筒上端環壁開有若干橫向的彈性細槽，所述套筒位於彈性細槽下部 的側壁上還開有若干豎向的細槽，所述套筒上彈性細槽下部的內壁、外壁上分別 成型有螺紋；還包括有金屬球、壓電陶瓷、螺杆及安裝連接環，所述螺杆位於套 筒內部並與套筒下部的內壁螺紋螺合，所述的壓電陶瓷上放置於螺杆上，所述金 屬球置於壓電陶瓷上，並容置於所述套筒頂部的通孔內，所述安裝連接環內壁成 型有螺紋，安裝連接環上開有安裝孔，所述安裝連接環套在所述套筒外端並與套 筒外壁的螺紋螺合。
所述的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於所述的彈性細槽相互交 錯設置。
所述的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於所述的橫向的彈性細槽對稱於軸平面切割，其張角9大於24(T ，彈性細槽均勻設置。
所述的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於壓電陶瓷與螺杆之間設 有墊片。
所述的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於套筒輸出的位移S與套 筒對壓電陶瓷驅動器產生的載荷力F、套筒厚度d、橫向的彈性細槽的個數n、
橫向的彈性細槽的寬度t、橫向的彈性細槽的間距b以及橫向的彈性細槽的張角
e之間具有如下關係式s^e-49.849^"0.56844^266046!!1.45484!^57568^9.4355^0.988036 。
所述的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於所述套筒材料選用 65Mn。
本發明通過在套筒上切割以一定規律分布的橫向彈性細槽，從而使套筒具有 柔性，可以隨著壓電陶瓷驅動器長度的變化而變化，傳遞壓電陶瓷驅動器輸出的 位移。還可以根據壓電陶瓷驅動器的最大輸出位移，合理選擇柔性裝夾套筒和橫 向細槽的結構參數，使產生的附加載荷力為最小。
本發明涉及的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，可適用於不同規格、不同形狀 的裸壓電陶瓷驅動器的封裝，其對壓電陶瓷驅動器的使用性能影響很小，體積增 量比帶封裝的壓電陶瓷驅動器商品要小很多，且製作成本低，可根據安裝需求直 接在套筒上增加安裝孔，使用方便。


圖l為本發明結構示意圖。
圖2為本發明外觀示意圖。
具體實施例方式
如圖1及圖2所示。壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，包括套筒2，套筒2材 料選用65Mn，套筒2頂部開有通孔，套筒2沿直徑方向橫向開有彈性細槽，橫 向的彈性細槽7用線切割加工而成，切割時橫向的彈性細槽7對稱於含軸平面切 割，其張角e大於240。，套筒2輸出的位移S與套筒2對壓電陶瓷驅動器產生 的載荷力F、套筒厚度d、橫向的彈性細槽的個數n、橫向的彈性細槽的寬度t、 橫向的彈性細槽的間距b以及橫向的彈性細槽的張角e之間具有如下關係式 S=e-49.8496d>o.568449t2.66o46ni.45484b-5.75683Q9.43557F0.988o36 。套筒2上彈性細槽下部的內
壁、外壁上分別成型有螺紋，套筒2位於彈性細槽下部的側壁上還開有豎向的細槽；還包括有鋼球l、螺杆5及安裝連接環6，鋼球1可容置於套筒2頂部的通 孔，螺杆5位於套筒2內部並與套筒2內壁螺紋螺合，螺杆2上端設有墊片4， 壓電陶瓷3設於套筒2內部，鋼球1位於套筒2頂部的開孔中，其下端與壓電陶 瓷3頂端接觸，壓電陶瓷3底端接觸墊片4。安裝連接環6內壁成型有螺紋，安 裝連接環6上開有安裝孔，安裝連接環6套在套筒2外端並與套筒2外壁的螺紋 螺合。
套筒2上的橫向彈性細槽7，通過它的變形使鋼球1與伸長或縮短的壓電陶 瓷3緊密接觸，由鋼球l輸出位移；套筒2的豎向細槽用於引出壓電陶瓷3的電 源線。套筒2下端加工有內外螺紋，其內螺紋用於螺杆5，使套筒2與壓電驅動 器3連成一體；其外螺紋用於連接安裝連接環6，安裝連接環6上有與使用環境 整體結構相固連的安裝孔；若設計套筒2外螺紋的尺寸略小於安裝連接環6內螺 紋的尺寸，則可通過豎向細槽的變形消除兩個螺紋付間隙的影響，提高壓電陶瓷 驅動器的安裝定位精度。
套筒材料選用65Mn，橫向彈性細槽7用線切割加工而成，切割的張角6必 須大於240。且為僅輸出軸向力，橫向彈性槽須對稱於含軸平面切割，如第一圈 槽的中點為120° (從0°切割至240° )，第二圈的中點就應為300° ，第三圈 的中點又為120° ，第四圈的中點又為300° ，以此類推。柔性裝夾套筒輸出的 位移與柔性裝夾套筒對壓電陶瓷驅動器產生的載荷力F、彈性套筒厚度d、橫向 彈性槽的個數n、橫向彈性槽的寬度t、橫向彈性槽的間距b以及橫向彈性槽的 張角e之間具有如下關係式
S=e-49.8496d"O.568449t2.66O46n1.45484b-5.7568309.43557jjO.988O36
應根據要求輸出的最大位移量，以F為最小作為設計的最優化條件，確定柔 性裝夾套筒厚度d、橫向彈性槽的個數n、橫向彈性槽的寬度t、橫向彈性槽的 間距b以及橫向彈性槽的張角0各個參數。以最大輸出位移為IO微米為例，合 理選擇各參數，可使F〈0.4N 。
權利要求
1、壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於包括套筒，所述套筒頂部開有通孔，所述套筒上端環壁開有若干橫向的彈性細槽，所述套筒位於彈性細槽下部的側壁上還開有若干豎向的細槽，所述套筒上彈性細槽下部的內壁、外壁上分別成型有螺紋；還包括有金屬球、壓電陶瓷、螺杆及安裝連接環，所述螺杆位於套筒內部並與套筒下部的內壁螺紋螺合，所述的壓電陶瓷上放置於螺杆上，所述金屬球置於壓電陶瓷上，並容置於所述套筒頂部的通孔內，所述安裝連接環內壁成型有螺紋，安裝連接環上開有安裝孔，所述安裝連接環套在所述套筒外端並與套筒外壁的螺紋螺合。
2、 根據權利要求1所述的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於 所述的彈性細槽相互交錯設置。
3、 根據權利要求1所述的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於 所述的橫向的彈性細槽對稱於軸平面切割，其張角9大於240° ， 彈性細槽均勻設置。
4、 根據權利要求1所述的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於 壓電陶瓷與螺杆之間設有墊片。
5、 根據權利要求1所述的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於 套筒輸出的位移S與套筒對壓電陶瓷驅動器產生的載荷力F、套筒 厚度d、橫向的彈性細槽的個數n、橫向的彈性細槽的寬度t、橫向 的彈性細槽的間距b以及橫向的彈性細槽的張角e之間具有如下關手式-8=e49-8496d-a568449t2.66O46n1 45484b-5.756830943557Fa988036
6、 根據權利要求1所述的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，其特徵在於所述套筒材料選用65Mn。
全文摘要
本發明涉及壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，包括套筒，套筒頂部開有通孔，套筒橫向開有彈性細槽，套筒的內壁、外壁上分別成型有螺紋，套筒位於彈性細槽下部的側壁上還開有細槽；還包括有金屬球、螺杆及安裝連接環，金屬球可容置於套筒頂部的通孔，螺杆位於套筒內部並與套筒內壁螺紋螺合，安裝連接環內壁成型有螺紋，安裝連接環上開有安裝孔，安裝連接環套在所述套筒外端並與套筒外壁的螺紋螺合。本發明涉及的壓電陶瓷驅動器柔性裝夾套筒，可適用於不同規格、不同形狀的裸壓電陶瓷驅動器的封裝，其對壓電陶瓷驅動器的使用性能影響很小，體積增量比帶封裝的壓電陶瓷驅動器商品要小很多，且製作成本低，可根據安裝需求直接在套筒上增加安裝孔，使用方便。
文檔編號H02N2/00GK101594071SQ20091014404
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月6日 優先權日2009年7月6日
發明者餘曉芬, 程伶俐 申請人:合肥工業大學