[发明专利]一种高精度微位移主被动复合压电隔振杆

说明书

技术领域

本发明涉及压电隔振杆技术领域，具体涉及一种高精度微位移主被动复合压电隔振杆。

背景技术

六自由度的超静平台结构被广泛应用于精密光学元器件的隔振系统中，六自由度的超静平台结构包括上平台，下平台，可伸缩的支撑杆，两自由度虎克铰链，三自由度球铰链。其中可伸缩支撑杆的性能对超静平台的隔振性能起着关键的作用。传统的主动伸缩杆采用液压伺服控制，此类驱动杆行程大，输出力大，但精度不高，无法用于毫米乃至微米级别的振动。现设计一种基于压电元件的主被动隔振杆，用来进行微振动控制。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高精度微位移主被动复合压电隔振杆，能够隔离毫米乃至微米级别的振动。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种高精度微位移主被动复合压电隔振杆，包括壳体11，固定在壳体11一端的端盖1，固定在壳体11内、和端盖1依次连接的压电薄膜2、压电堆3、质量块7、传力杆9以及预压装置12，所述质量块7和压电堆3接触的一端开有半圆形槽用来放置球形传力接头4，使压电堆3和质量块7通过球形传力接头4连接，所述质量块7的另一端开有盲孔，传力杆9运动时插入盲孔中与质量块7相对运动，两条导轨6通过螺栓平行的固定在壳体11上下内壁面，四个滑块5对称的分布在两条导轨上，并分别置于质量块7和传力杆9的上下，将固定质量块7和传力杆9固定在壳体11内，组合碟簧一8将质量块7和传力杆9弹性连接起来，组合碟簧二10将传力杆9和预压装置12弹性连接起来，所述预压装置12和壳体11通过螺纹连接。

所述质量块7为空心结构，在中间空心处用螺栓于两边和滑块5连接起来。

所述传力杆9中间部分为空心结构，在中间空心处用螺栓于两边和滑块5连接起来。

所述端盖1、壳体11、质量块7、传力杆9和预压装置12采用硬铝合金材料。

所述导轨6为滚珠直线导轨。

所述组合碟簧一8和组合碟簧二10采用碟簧组合而成。

一种六自由度超静平台，包括上述所述的高精度微位移主被动复合压电隔振杆，所述高精度微位移主被动复合压电隔振杆固定在上平台13和下平台14间。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

1）能够隔离毫米乃至微米级别的振动，压电堆的刚度为微米量级，组合碟簧的刚度为微米量级，压电堆的做动位移为微米量级。在受力杆9受到微扰动时，碟簧和压电堆的变形都在微米至毫米级别，在对压电堆实施控制输出时，压电堆的输出位移也在微米级别。加入被动隔振环节，压电堆并不是直接和受力杆接触，而是中间通过了质量块来传递受力杆所受到的外力，质量块和受力杆就构成了弹簧质量阻尼系统，此系统就构成一被动隔振环节，具体为质量块7和传力杆9通过组合碟簧一8构成的弹簧质量阻尼系统，降低系统刚度，组成主被动复合隔振结构；

2）采用组合碟簧结构来设计连接弹簧，使叠合在一起的碟簧在压缩过程中会产生摩擦，消耗能量，从而相当于一套弹簧阻尼系统；

3）针对压电杆在伸缩做动时会出现摩擦导致力传递率上升，影响隔振效果，采用微型滚珠直线导轨来实现高精度低摩擦做动。

附图说明

图1为本发明隔振杆内部结构图。

图2为本发明隔振杆的等效力学模型。

图3为应用本发明隔振杆的六自由度超静平台的构型。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。