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专利号: 2022114541962
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2025-02-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种快刀伺服机构,其特征在于,包括位移放大组件和力检测组件,位移放大组件的输出端与力检测组件连接;

力检测组件包括内框架,内框架内部设有动块,动块通过第一柔性铰链与第一压电陶瓷连接,第一压电陶瓷与内框架连接;

位移放大组件包括第二压电陶瓷,第二压电陶瓷两端均连接有输出架,输出架通过刚性块与输入导向梁连接,输入导向梁与固定架连接,两个输出架之间设有桥式放大机构,第二压电陶瓷的两侧均设有桥式放大机构,桥式放大机构的输出端通过第二柔性铰链与杠杆放大机构的杠杆部连接,杠杆部的支点通过支点柔性铰链与外框架连接,杠杆部的输出端通过第三柔性铰链与内框架连接;

第二压电陶瓷的中心线与动块的中心线在同一条直线上,第二压电陶瓷两侧的桥式放大机构相对于第二压电陶瓷中心线对称设置,且两个桥式放大机构均包括依次设置的直柔性铰链、刚性体、直柔性铰链、刚性体、直柔性铰链、刚性体、直柔性铰链,其中一端的直柔性铰链与第二压电陶瓷一侧的输出架端部固定,另一端的直柔性铰链与第二压电陶瓷另一侧的输出架端部固定,桥式放大机构中位于中部的刚性体为刚性输出体,其两侧的直柔性铰链平齐设置,另外两个位于端部的直柔性铰链平齐设置且与刚性输出体两侧的直柔性铰链错开,位于端部的两个直柔性铰链靠近第二压电陶瓷设置,刚性输出体作为桥式放大机构的输出端并通过第二柔性铰链与杠杆放大机构的杠杆部连接,两个杠杆放大机构相对于第二压电陶瓷中心线对称设置,内框架采用U型结构,包括第一框架部和位于第一框架部两侧的第二框架部,与杠杆放大机构输出端所连接的两个第三柔性铰链与第一框架部形成三角形姿态以进行位移放大。

2.如权利要求1所述的一种快刀伺服机构,其特征在于,所述桥式放大机构输出端的刚性输出体与输出导向梁一端连接,输出导向梁另一端与输入导向梁通过刚性件连接,刚性件与固定架固定。

3.如权利要求1所述的一种快刀伺服机构,其特征在于,两个输出架的两个端部之间均设有桥式放大机构,两个桥式放大机构及其连接的杠杆放大机构相对于第二压电陶瓷的中心线对称设置。

4.如权利要求1所述的一种快刀伺服机构,其特征在于,所述内框架采用U型结构,包括第一框架部和设置在第一框架部两端的第二框架部,第二框架部包括直柔性导向机构和架体,直柔性导向机构和架体之间设有第一压电陶瓷,且直柔性导向机构和架体的同侧端部之间设有第四柔性铰链,直柔性导向机构与第一柔性铰链连接,第一框架部的端部与第三柔性铰链连接。

5.如权利要求1所述的一种快刀伺服机构,其特征在于,所述内框架与动块之间设有第一位移传感器,内框架靠近固定架的侧面与对应的固定架之间安装有第二位移传感器。

6.如权利要求5所述的一种快刀伺服机构,其特征在于,所述第一位移传感器采用电容位移传感器,第二位移传感器电容位移传感器。

7.如权利要求1所述的一种快刀伺服机构,其特征在于,外框架与内框架之间设置有第五柔性铰链。

8.如权利要求1所述的一种快刀伺服机构,其特征在于,所述位移放大组件及力检测组件均位于外壳内部,其中外框架与固定架均与外壳固定连接。

9.一种快刀伺服加工装置,其特征在于,设置有权利要求1‑8任一项所述的快刀伺服机构。

10.一种权利要求1‑8任一项所述的快刀伺服机构的工作方法,其特征在于,第二压电陶瓷输入电压使其产生长度变化,并通过桥式放大机构、杠杆放大机构和第三柔性铰链对位移进行放大,并通过第三柔性铰链带动内框架进行位移,内框架在位移放大组件的作用下产生弯曲,带动动块产生位移,使得安装在动块的切削刀始终与切削面接触,切削过程中的切削力传递给动块,动块的位移通过第一柔性铰链放大后传递给第一压电陶瓷,通过第一压电陶瓷输出的信号获取切削力的值。