[實用新型]一種自驅動的精密步進式液壓動力裝置

有效

• 申請號: 201220245407.7
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN202579446U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 王淑云;闞君武;徐海龍;溫建明;曾平;程光明
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: F15B15/18
• 分類號: F15B15/18;F04B43/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于液壓驅動與控制技術領域，具體涉及一種自驅動的精密步進式液壓動力裝置，用于精密驅動、定位及振動控制。

背景技術

液壓傳動與控制系統具有高能量密度、低噪音、無沖擊等優勢，在國民經濟和國防工業的各個行業已成功應用多年。傳統的液壓動力系統通常都是由尺寸較大的電動機和機械式液壓泵進行驅動的，并通過換向閥、溢流閥、減壓閥、節流閥及調速閥等多類型閥的聯合作業實現液壓缸輸出力、速度及位置等的有效控制，因此，其體積龐大、結構連接及控制比較復雜，應用上具有很大的局限性：無法用于航空航天、行走機器人等微小系統及遠程控制系統；同時，由于現有液壓動力系統采用種類繁多的液壓閥進行聯合控制，也難以實現驅動力、速度及位置的精確控制與調節，也無法用于精密機械加工與裝配、精密測量、精密光學驅動等要求驅動、定位及控制精度高的領域。

發明內容

針對現有液壓動力系統在精密驅動與控制領域應用的局限性，本實用新型提出一種自驅動的精密步進式液壓動力裝置，作為獨立部件用于要求控制精度高、使用空間受限的航空航天、機器人、及精密加工等領域。

本實用新型采用的技術方案是：缸體兩端通過螺釘安裝有缸蓋，缸體的內腔中安裝有雙頭活塞，所述活塞將缸體內腔分成第一缸腔和第二缸腔；缸體外壁上通過螺釘安裝有第一泵蓋和第二泵蓋；所述缸體外壁上設有兩組數量為2-20個的泵腔，所述的同一組中相鄰兩泵腔之間通過缸體上的腔間流道串聯；所述第一泵蓋和第二泵蓋上各設有一組數量為2-20個的泵腔，所述同一泵蓋上相鄰兩泵腔之間通過其所在泵蓋上的腔間流道串聯；所述缸體上第一組串聯泵腔和第一泵蓋上的串聯泵腔之間通過密封圈壓接有壓電振子，構成第一驅動單元；缸體上第二組串聯泵腔和第二泵蓋上的串聯泵腔之間通過密封圈壓接有壓電振子，構成第二驅動單元；在所述各泵腔內、以及第一泵蓋及第二泵蓋上的閥腔內均設有一個薄膜閥片；第一驅動單元中缸體上的串聯泵腔的出口和第一泵蓋上串聯泵腔的出口經第一泵蓋上的閥腔連通后再與缸體的第一缸腔連通，所述兩組串聯泵腔的進口與第一蓄能器連通，第一蓄能器再經第一開關閥及缸體上的第一通孔與第二缸腔連接；同樣地，所述第二驅動單元的兩組串聯泵腔的出口經第二泵蓋上的閥腔連通后再與第二缸腔連通，所述兩組串聯泵腔的進口連通后再經管路與第二蓄能器連通，第二蓄能器再經第二開關閥及缸體上的第二通孔與第一缸腔連接。

本實用新型所述的第一驅動單元和第二驅動單元不同時工作；工作時，同一個驅動單元中相鄰兩個泵腔中壓電振子驅動電壓的相位差為180度，壓電振子彎曲變形方向相反。

本實用新型中，兩個驅動單元的作用是提供流體驅動力，實現流體的循環及活塞的驅動與控制；開關閥的作用是控制兩個驅動單元與兩個缸腔間的通斷；蓄能器的作用是提高流體的剛度和活塞的響應速度。在非工作狀態下，第一開關閥和第二開關閥均處于關閉狀態，第一蓄能器和第二蓄能器的的預置壓力相等，壓電振子兩側流體壓力相等、不產生彎曲變形，活塞靜止不動。

第一驅動單元工作時，第一開關閥接通，第一驅動單元中兩組串聯泵腔的進口經第一開關閥及缸體上的第一通孔與第二缸腔連通；當壓電振子受電壓作用產生往復彎曲變形時，所述兩組串聯泵腔內的流體壓力交替地增加或減小，其結果是向第一缸腔排入流體、從第二缸腔吸入流體，從而推動活塞向使第一缸腔容積增加的方向運動。

第二驅動單元工作時，第二開關閥開啟，第二驅動單元中兩組串聯泵腔的進口經第二開關閥及缸體上的第二通孔與第一缸腔連通；當壓電振子受電壓作用產生往復彎曲變形時，所述兩組串聯泵腔內的流體壓力交替地增加或減小，其結果是向第二缸腔排入流體、從第一缸腔吸入流體，從而推動活塞向使第一缸腔容積減小的方向運動。

根據本實用新型所述液壓動力裝置的工作原理，活塞的最大運動速度為最大進給步長為最大驅動力為F＝η_FnpS，其中：η_v和η_F為與壓電振子結構及材料參數、蓄能器壓力、流體特性等有關的系數，ΔV為壓電振子變形所引起的泵腔容積變化量，p為壓電振子受電壓作用時所產生的最大流體驅動壓力，n為壓電振子數量，S為活塞的有效截面積。