CN109356902A - 一种用于伺服缸的活塞杆组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于伺服缸的活塞杆组件，包括中空活塞杆、活塞中端、活塞后和螺钉，所述中空活塞杆、活塞中端和活塞后通过螺钉依次螺纹固定连接，所述中空活塞杆安装有环形压电叠堆，所述环形压电叠堆的一端连接有活塞中端，所述环形压电叠堆的另一端连接有输出块，所述输出块与中空活塞杆之间连接有第二预紧弹簧，通过本发明提供的一种用于伺服缸的活塞杆组件实现压电叠堆驱动器与流体缸的活塞杆的有机结合，达到结构紧凑；且在制动时，采用压电陶瓷驱动增加摩擦力的方式提高其定位的响应速度，具有很好的应用前景。

Description

一种用于伺服缸的活塞杆组件
技术领域
本发明涉及活塞杆组件技术领域，具体为一种用于伺服缸的活塞杆组件。
背景技术
随着现代科学技术的不断发展，精密加工与精密测量、航空航天宇航技术、生物医学工程、微电子工程等各个领域，对定位装置的行程和精度提出了更高的要求，如在国防工业中大量复杂自由曲面零部件的加工与测量等，如在工业自动化中半导体、平板显示器等加工，如在IC制造中芯片光刻与封装等都需要大范围高精度的快速响应实时连续可调的精密定位装置。如何解决大范围和高精度之间的矛盾，实现大范围运动系统的高精度定位已成为当今精密工程等领域急需解决的重要关键技术之一；至今，如何提高流体定位系统的定位精度主要有：中空活塞杆数学模型的研究与控制方法的改进；活塞中端新型控制元件的研究；活塞后采用微位移驱动器对流体系统的定位误差进行补偿的研究。其中，采用微位移补偿的方式能有效提高流体系统的定位精度，如专利申请号201210398023.3“一种压电-电液混合驱动臂及其控制方法”所提出的将压电陶瓷驱动器与液压缸串联起来，采用微位移补偿液压缸的定位精度，以实现精密定位。但是该方法也存在着不足：由于采用串联的方式，结构较为庞大，特别是轴向较长，刚度较差，易受干扰，不符合现代追求结构紧凑、一体化等需求。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于伺服缸的活塞杆组件，包括中空活塞杆、活塞中端、活塞后和螺钉，所述中空活塞杆、活塞中端和活塞后通过螺钉依次螺纹固定连接，所述中空活塞杆安装有环形压电叠堆，所述环形压电叠堆的一端连接有活塞中端，所述环形压电叠堆的另一端连接有输出块，所述输出块与中空活塞杆之间连接有第二预紧弹簧。
优选的，所述中空活塞杆和活塞中端之间开设有密封槽，并且安装有第六密封圈，所述活塞中端和活塞后之间开设有密封槽并且安装有第三密封圈，所述活塞中端开设有密封槽并安装有第五密封圈，所述活塞后开设有密封槽并安装有第二密封圈。
优选的，所述活塞中端内部安装有压电叠堆，所述压电叠堆的顶部连接有作用块。
优选的，所述作用块的形状为T字型，所述作用块上设置有第一预紧弹簧，所述第一预紧弹簧的一端与作用块的底部连接，所述第一预紧弹簧的另一端与活塞中端连接。
优选的，所述作用块与活塞中端接触处开设有密封槽并安装有第一密封圈，所述活塞中端上作用块的顶部开设有密封槽并安装有第四密封圈，所述作用块的顶部与第四密封圈连接。
优选的，所述压电叠堆连接有驱动电线并且驱动电线经过环形压电叠堆和第二预紧弹簧穿出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过本发明提供的一种用于伺服缸的活塞杆组件实现压电叠堆驱动器与流体缸的活塞杆的有机结合，达到结构紧凑；且在制动时，采用压电陶瓷驱动增加摩擦力的方式提高其定位的响应速度，提高精密定位具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明压电叠堆安装方式示意图。
图中：1、中空活塞杆；2、活塞中端；3、活塞后端；4、压电叠堆；5、作用块；6、第一预紧弹簧；7、第一密封圈；8、第二密封圈；9、第三密封圈；10、第四密封圈；11、第五密封圈；12、第六密封圈；13、螺钉；14、环形压电叠堆；15、输出块；16、第二预紧弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：一种用于伺服缸的活塞杆组件，包括中空活塞杆1、活塞中端2、活塞后3和螺钉13，中空活塞杆1、活塞中端2和活塞后3通过螺钉13依次螺纹固定连接，中空活塞杆1安装有环形压电叠堆14，环形压电叠堆14的一端连接有活塞中端2，环形压电叠堆14的另一端连接有输出块15，输出块15与中空活塞杆1之间连接有第二预紧弹簧16。
在本实施中如图1所示，中空活塞杆1和活塞中端2之间开设有密封槽，并且安装有第六密封圈12，活塞中端2和活塞后3之间开设有密封槽并且安装有第三密封圈9，活塞中端2开设有密封槽并安装有第五密封圈11，活塞后3开设有密封槽并安装有第二密封圈8，密封圈的设置增加了活塞杆在缸体内的密封性，值得注意的是，图1所示的密封圈，其结构形式不只限于O型圈。
在本实施中，活塞中端2内部安装有压电叠堆4，压电叠堆4的顶部连接有作用块5，当压电叠堆4得电后，推动作用块5和密封圈10移动。
在本实施中，作用块5的形状为T字型，作用块5上设置有第一预紧弹簧6，第一预紧弹簧6的一端与作用块5的底部连接，第一预紧弹簧6的另一端与活塞中端2连接，工作时，作用块5被压电叠堆4向上推动时第一预紧弹簧6被挤压，当作用块5返回时第一预紧弹簧6的张力增加作用快5的灵活性。
在本实施中，作用块5与活塞中端2接触处开设有密封槽并安装有第一密封圈7，活塞中端2上作用块5的顶部开设有密封槽并安装有第四密封圈10，作用块5的顶部与第四密封圈10连接，密封圈10的设置增加与伺服缸内壁的摩擦力，使得活塞组件快速停下来。
在本实施中，压电叠堆4连接有驱动电线并且驱动电线经过环形压电叠堆14和第二预紧弹簧16穿出，驱动导线设置在内部提高安全性，同时又减少导线的磨损。
工作原理：将活塞杆组件安装于伺服缸内，其工作过程为：当需要进行大行程运动时,以往右运动为例，伺服缸左腔流进流体，右腔流出流体，整个活塞杆组件往右运动。当活塞杆组件预先设定位置与实际到达位移的差值e小于环形压电叠堆14的最大输出位移时，活塞杆组件开始制动，压电叠堆4得电伸出位移推动密封圈10移动，增加与伺服缸摩擦力，使得活塞组件快速停下来。此时，环形压电叠堆14得电，输出位移以补偿活塞杆组件的位置误差，实现精密定位。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种用于伺服缸的活塞杆组件，包括中空活塞杆（1）、活塞中端（2）、活塞后（3）和螺钉（13），其特征在于，所述中空活塞杆（1）、活塞中端（2）和活塞后（3）通过螺钉（13）依次螺纹固定连接，所述中空活塞杆（1）安装有环形压电叠堆（14），所述环形压电叠堆（14）的一端连接有活塞中端（2），所述环形压电叠堆（14）的另一端连接有输出块（15），所述输出块（15）与中空活塞杆（1）之间连接有第二预紧弹簧（16）。
2.根据权利要求1所述的一种用于伺服缸的活塞杆组件，其特征在于，所述中空活塞杆（1）和活塞中端（2）之间开设有密封槽，并且安装有第六密封圈（12），所述活塞中端（2）和活塞后（3）之间开设有密封槽并且安装有第三密封圈（9），所述活塞中端（2）开设有密封槽并安装有第五密封圈（11），所述活塞后（3）开设有密封槽并安装有第二密封圈（8）。
3.根据权利要求1所述的一种用于伺服缸的活塞杆组件，其特征在于，所述活塞中端（2）内部安装有压电叠堆（4），所述压电叠堆（4）的顶部连接有作用块（5）。
4.根据权利要求3所述的一种用于伺服缸的活塞杆组件，其特征在于，所述作用块（5）的形状为T字型，所述作用块（5）上设置有第一预紧弹簧（6），所述第一预紧弹簧（6）的一端与作用块（5）的底部连接，所述第一预紧弹簧（6）的另一端与活塞中端（2）连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于伺服缸的活塞杆组件，其特征在于，所述作用块（5）与活塞中端（2）接触处开设有密封槽并安装有第一密封圈（7），所述活塞中端（2）上作用块（5）的顶部开设有密封槽并安装有第四密封圈（10），所述作用块（5）的顶部与第四密封圈（10）连接。
6.根据权利要求1或3所述的一种用于伺服缸的活塞杆组件，其特征在于：所述压电叠堆（4）连接有驱动电线并且驱动电线经过环形压电叠堆（14）和第二预紧弹簧（16）穿出。
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