[发明专利]含有不对称门形结构的大行程直线步进作动器及方法

权利要求书

1.含有不对称门形结构的大行程直线步进作动器，其特征在于：包括轨道(1)，活动套接在轨道(1)之上的轨道架(2)，固定于轨道架(2)上且上端带有柔性铰链的支柱(3)，通过所述柔性铰链与支柱(3)连接的门形结构横梁(4)，所述门形结构横梁(4)的一端刚性连接有门形结构刚性臂(5)，另一端通过柔性铰链(6)连接有门形结构作动臂(7)，第一压电堆(8)安装于门形结构横梁(4)与轨道架(2)之间；第二压电堆(9)安装于支柱(3)与门形结构作动臂(5)之间；所述门形结构刚性臂(5)与轨道(1)间采用过盈配合，实现作动器的自锁功能，所述门形结构作动臂(7)恰好与轨道(1)接触。

2.根据权利要求1所述的含有不对称门形结构的大行程直线步进作动器，其特征在于：通过第一压电堆(8)推动转换门形结构刚性臂(5)和门形结构作动臂(7)与轨道(1)之间的锁止形式。

3.权利要求1所述含有不对称门形结构的大行程直线步进作动器实现大行程直线步进的方法，其特征在于：能实现双向直线步进驱动；结构初始状态第一压电堆(8)与第二压电堆(9)都处于断电状态，依靠门形结构刚性臂(5)与轨道(1)之间的过盈配合进行锁止；

推动轨道(1)向正方向即门形结构刚性臂(5)方向做动时采用以下步骤：第一步，第二压电堆(9)通电，由于逆压电效应第二压电堆(9)伸长，推动门形结构柔性铰链(6)带动门形结构作动臂(7)向外产生微小转动；第二步，第一压电堆(8)通电，由于逆压电效应(8)伸长，门形结构作动臂(7)与轨道(1)接触锁止，门形结构刚性臂(5)与轨道(1)脱离接触锁止；第三步，第二压电堆(9)断电，在第二压电堆(9)回复原长的过程中，门形结构作动臂(7)与轨道(1)之间接触的摩擦力，将带动轨道(1)向门形结构刚性臂(5)方向产生微小位移；第四步，第一压电堆(8)断电，支柱(3)上的柔性铰链复位，门形结构刚性臂(5)与轨道(1)接触锁止，门形结构作动臂(7)与轨道(1)脱离接触锁止；

至此作动器恢复到初始状态，并且与初始状态相比轨道(1)向正方向完成了一次步进；循环上述一到四步，即实现轨道(1)的正方向大行程直线步进；

轨道(1)向反方向即门形结构作动臂(7)方向做动时采用以下步骤：第一步，第一压电堆(8)通电，由于逆压电效应(8)伸长，推动支柱(3)上的柔性铰链发生偏转，门形结构作动臂(7)与轨道(1)接触锁止，门形结构刚性臂(5)与轨道(1)脱离接触锁止；第二步，第二压电堆(9)通电，由于逆压电效应，第二压电堆(9)伸长，推动门形结构柔性铰链(6)带动门形结构作动臂(7)向外产生微小转动，同时在门形结构作动臂(7)与轨道(1)之间接触的摩擦力作用下，轨道(1)随门形结构作动臂(7)一同向反方向产生微小位移；第三步，第一压电堆(8)断电恢复原长，支柱(3)上的柔性铰链复位，门形结构刚性臂(5)与轨道(1)接触锁止，门形结构作动臂(7)与轨道(1)脱离接触锁止；第四步，第二压电堆(9)断电，与门形结构作动臂(7)相连的柔性铰链复位；

至此作动器恢复到初始状态，并且与初始状态相比轨道(1)向反方向完成了一次步进；循环上述一到四步，即实现轨道(1)的反方向大行程直线步进。