CN103552975A

CN103552975A - 液压微位移驱动器及微位移装置

Info

Publication number: CN103552975A
Application number: CN201310572651.3A
Authority: CN
Inventors: 黄海阳; 武爱民; 甘甫烷; 盛振; 李伟
Original assignee: NANTONG OPTO-ELECTRONICS ENGINEERING CENTER CHINESE ACADEMY OF SCIENCES; Jiangsu Sunfy Optoelectronics Technology Co ltd; Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: NANTONG OPTO-ELECTRONICS ENGINEERING CENTER CHINESE ACADEMY OF SCIENCES; Jiangsu Sunfy Optoelectronics Technology Co ltd; Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明提供一种液压微位移驱动器及微位移装置，至少包括：设有内腔（18）的缸筒（13）；密封所述缸筒（13）两端的上端盖（12）以及下端盖（15）；位于所述上端盖上表面的球形凸台（11）；所述球形凸台的中心线与所述缸筒的中心线重合；设置于所述下端盖（15）内与所述内腔连通的进油通道（14）以及与所述进油通道（14）导通的进油嘴（17）。本发明提出的液压微位移驱动器采用向密封的缸筒内充进一定压力的液体使得圆柱形管状缸筒产生相应的轴向伸长来实现微位移驱动，具有驱动行程较大、驱动平稳、抗干扰能力强以及皮实耐用等特点，克服了压电晶体驱动行程小、稳定性较差缺陷。

Description

液压微位移驱动器及微位移装置

技术领域

本发明涉及精密机械领域，尤其涉及一种液压微位移驱动器以及微位移装置。

背景技术

直线微位移驱动器主要用于驱动导轨等产生高精度的直线位移，在微纳米加工设备、微纳米检测仪器以及其他光学精密机械等领域里有重要的应用。目前绝大多数的微位移驱动器都是基于晶体的逆压电效应工作的，如压电陶瓷驱动器等。现有的各类微直线位移驱动器较为明显的不足是移动行程（即最大位移量）较小，例如在要求具有微纳米级精度和毫米级行程的场合，压电晶体驱动器就难以胜任了。

图1是压电陶瓷驱动器示意图。图中1是压电陶瓷棒，2是绕在压电陶瓷棒1上的线圈，V是加在线圈2两端的电压，h是压电陶瓷棒的长度。压电效应指的是：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。根据晶体的逆压电效应，在图1中，可以改变V的值获得h值的增加或减小。由于晶体极化产生的变形量很小，故压电陶瓷驱动器可产生很小的变形，但最大变形量很有限，一般来讲，压电陶瓷驱动器可产生纳米级的位移，但量程一般为微米量级。

鉴于此，有必要提供一种液压微位移驱动器以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种液压微位移驱动器，与现有同类设备相比，具有以下优点：可以兼顾较高精度和较大大量程的需要，结构简单可靠，抗干扰能力强以及工作稳定性好等。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种液压微位移驱动器，所述液压微位移驱动器至少包括：设有内腔的缸筒；密封所述缸筒两端的上端盖以及下端盖；位于所述上端盖上表面的球形凸台；所述球形凸台的中心线与所述缸筒的中心线重合；设置于所述下端盖内与所述内腔连通的进油通道以及与所述进油通道导通的进油嘴。

优选地，所述下端盖上设有螺钉连接孔。

优选地，所述上端盖以及下端盖与所述缸筒焊接密封。

优选地，所述缸筒为圆柱形。

本发明还提供一种微位移装置，所述微位移装置包括横截面为L形的机架；固定在所述机架的长边的刚性下板以及位于所述刚性下板上方并与该刚性下板平行的刚性上板；所述刚性上板和所述刚性下板通过两个平行的刚性支柱以及位于所述刚性支柱两端的柔性铰链连接；所述机架的短边固定有与所述刚性上板接触的液压微位移驱动器；所述液压微位移驱动器的中心线与所述刚性上板平行。

优选地，所述液压微位移驱动器（28）与所述机架的短边采用联接螺钉固定。

优选地，所述刚性下板（24）与所述机架（26）的长边采用联接螺钉固定。

与现有的压电晶体驱动器相比，本发明提出的液压微位移驱动器采用向密封的圆柱形管状腔缸筒内充进一定压力的液体使得圆柱形管状缸筒产生相应的轴向伸长来实现微位移驱动，压电晶体驱动器中晶体变形机理是电介质的极化变形，而本发明提出的液压微位移驱动器变形机理是缸筒材料伸缩变形，因此本发明提出的液压微位移驱动器具有驱动行程较大、驱动平稳、抗干扰能力强以及皮实耐用等特点，克服了压电晶体驱动行程小、稳定性较差缺陷。

附图说明

图1显示为现有的压电陶瓷驱动器示意图。

图2显示为本发明提出的液压微位移驱动器结构示意图。

图3显示为一种微位移装置结构示意图。

元件标号说明

球形凸台 11 上端盖 12

缸筒 13 进油通道 14

下端盖 15 螺钉联接孔 16

进油嘴 17 缸体内腔 18

驱动器总长 H 刚性上板 21

柔性铰链 22 刚性支柱 23

刚性下板 24 联接螺钉 25

机架 26 联接螺钉 27

液压微位移驱动器 28

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图2所示，具有圆管状的缸筒13的上端与上端盖12密封焊接联在一起，缸筒13的下端与下端盖15密封焊接联在一起，从而形成缸体内腔18；在上端盖12上部设置有球形凸台11，球形凸台的中心线与缸筒13的中性线重合；在下端盖15上均布设置有4个螺钉联接孔16，用于液压微位移驱动器与外部构件联接；在下端盖15中设置有与缸体内腔相通的进油通道14；进油嘴17密封安装在下端盖上，进油嘴内孔与进油通道14相通。本实施例中，进油嘴17与进油通道14大致呈“L”形连通。

使用时，将具有一定压力的液体从进油嘴17输入到缸体内腔18后，在液体压力作用下，缸筒13将产生一定量的伸长，即驱动器总长H会有一个确定值与缸体内腔18内的压力值相对应；改变输入液体的压力值便可在一定范围内使得驱动器总长H产生一定的伸长或缩短量。

如图3所示的微位移装置主要由一个平行四边形柔性铰链机构、液压微位移驱动器和机架组成。其中：平行四边形柔性铰链机构为整体结构，主要包含1个刚性上板21、4个柔性铰链22、2个刚性支柱23和1个刚性下板24等部分，其中刚性上板21与刚性下板24相互平行，2个刚性支柱相互平行；平行四边形柔性铰链机构刚性下板24通过联接螺钉25与机架26相联；液压微位移驱动器28通过联接螺钉27安装联接在机架26上，同时保证液压微位移驱动器28的中心线与刚性上板21平行，液压微位移驱动器28的球形凸台顶在刚性上板21端面中央。

使用时，向液压微位移驱动器输入一定压力的液压油便可使得平行四边形柔性铰链机构的刚性上板21产生水平位移，改变供给的液压油的压力便可改变刚性上板21的位移量大小。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种液压微位移驱动器，其特征在于，所述液压微位移驱动器至少包括：

设有内腔（18）的缸筒（13）；

密封所述缸筒（13）两端的上端盖（12）以及下端盖（15）；

位于所述上端盖上表面的球形凸台（11）；所述球形凸台的中心线与所述缸筒的中心线重合；

设置于所述下端盖（15）内与所述内腔连通的进油通道（14）以及与所述进油通道（14）导通的进油嘴（17）。

2.根据权利要求1所述的液压微位移驱动器，其特征在于，所述下端盖（15）上设有螺钉连接孔（16）。

3.根据权利要求1所述的液压微位移驱动器，其特征在于，所述上端盖（12）以及下端盖（15）与所述缸筒焊接密封。

4.根据权利要求1所述的液压微位移驱动器，其特征在于，所述缸筒（13）为圆柱形。

5.一种采用权利要求1至4任意一项所述的液压微位移驱动器形成的微位移装置，其特征在于，所述微位移装置包括

横截面为L形的机架（26）；

固定在所述机架（26）的长边的刚性下板（24）以及位于所述刚性下板上方并与该刚性下板平行的刚性上板（21）；

所述刚性上板和所述刚性下板通过两个平行的刚性支柱（23）以及位于所述刚性支柱两端的柔性铰链（22）连接；

所述机架的短边固定有与所述刚性上板（21）接触的液压微位移驱动器（28）；所述液压微位移驱动器（28）的中心线与所述刚性上板（21）平行。

6.根据权利要求5所述的微位移装置，其特征在于，所述液压微位移驱动器（28）与所述机架的短边采用联接螺钉固定。

7.根据权利要求5所述的微位移装置，其特征在于，所述刚性下板（24）与所述机架（26）的长边采用联接螺钉固定。