一种压电液压混合式直线作动器及作动方法技术

一种压电液压混合式直线作动器及作动方法，该直线作动器由底座、压电陶瓷、上下腔体、橡皮圈、薄膜、垫片、中间压盖、带平台的输出杆、弹簧与顶部压盖构成；利用压电陶瓷通电伸长并输出的大作动力，使液体在封闭的上下腔体之间流动，由于液体的总体积不变，大截面的下腔体体积减小，液体在小截面的上腔体中上升位移远远大于压电陶瓷输出位移，从而得到一个大倍数的位移放大效果，通过薄膜的形变和弹簧的形变输出这一放大位移；本发明专利技术利用压电和液压的混合方式驱动，具有极高倍数位移放大的优点，频率范围广、响应速度快，适用于多种需要精密作动的场合。

A piezoelectric hydraulic hybrid linear actuator and actuating method

A piezoelectric hydraulic hybrid linear actuator and action method. The linear actuator consists of a base, a piezoelectric ceramic, an upper and lower cavity, a rubber ring, a film, a cushion, a middle pressure cap, an output rod with a platform, a spring and a top cover. The flow of the upper and lower cavities is the same as the total volume of the liquid, the volume of the lower cavity of the large section decreases, the displacement of the liquid in the upper cavity of the small section is far greater than the output displacement of the piezoelectric ceramic, thus a large multiple displacement amplification effect is obtained by the deformation of the film and the deformation of the spring. The invention is driven by the mixed mode of piezoelectricity and hydraulic pressure, and has the advantages of high multiplier displacement magnification, wide frequency range and fast response speed, and is suitable for a variety of occasions requiring precise action.

【技术实现步骤摘要】
一种压电液压混合式直线作动器及作动方法
本专利技术涉及一种直线作动器，具体涉及一种压电液压混合式直线作动器及作动方法。
技术介绍
近年来压电驱动装置不断发展，支持了国防、航天、机械制造等重要工业的发展建设，压电直线作动器近几年发展迅速，引起了国内外研究人员的广泛关注，利用压电材料的逆压电效应，具有较高的推重比，易于微型化，能产生直线位移输出，结构简单、响应快、位置和速度控制精度高、无电磁干扰等优点，但具有输出行程小的缺点，因此，需要一种直线作动器可以继承压电驱动的优势并放大输出位移。传统的具有位移放大功能的压电式直线作动器往往只是数倍的放大效果，输出位移仍然较小。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种压电液压混合式直线作动器及作动方法，利用液压与压电驱动混合的方式，利用液压的特性可以将放大倍数提高到数十倍。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种压电液压混合式直线作动器，该直线作动器由底座1，安装于底座1上的下腔体3、安装于底座1上且下腔体3内的压电陶瓷2、安装于下腔体3上的上腔体5、安装于上腔体5上具有弹性的弹性薄膜6和垫片7、与上腔体5螺纹连接的中间压盖8、位于弹性薄膜6上部的带平台的输出杆9、顶部压盖11与安装于输出杆9的平台和顶部压盖11之间的弹簧10构成。所述上腔体5和下腔体3所形成的液体腔体13，下方腔体截面大，上方腔体截面小。所述下腔体3具有柔性薄板，该薄板下方连接压电陶瓷2，上方盛满液体，下方壁上开洞，用来通过给压电陶瓷2通电的导线。所述顶部压盖11、上腔体5和下腔体3由螺钉12固定，上腔体5内部设有橡皮圈4来保证液体的密封性；上腔体5上部安装弹性薄膜6，并由垫片7和中间压盖8来固定。所述弹簧10安装于输出杆9的平台与顶部压盖11之间，在压电陶瓷2不通电伸长时，弹簧10提供预紧力，使输出杆9的平台与中间压盖8接触，此处为初始位置；当压电陶瓷2通电伸长后，弹簧10被压缩，提供输出杆9运动的空间。所述下腔体3和底座1用螺钉12固定。所述的一种压电液压混合式直线作动器的作动方法，当上腔体5和下腔体3所形成的液体腔体13的下方腔体的柔性薄板在压电陶瓷2的力的作用下，其内液体被挤压，顶起上腔体5上端的弹性薄膜6，弹性薄膜6被顶起后作用于输出杆9，同时弹簧10压缩形变，输出杆9输出放大位移。和现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1)本专利技术结构紧凑，便于微型化，实现小体积、小质量设计。2)本专利技术中，压电陶瓷提供驱动力和初始位移，具有频率范围宽、响应速度快、作动精度高的优点。3)本专利技术中，可以实现极大倍数的位移放大。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术的剖面示意图。图3为本专利技术的爆炸图和安装示意图。图4(a)为压电陶瓷未通电伸长，输出杆处于初始位置示意图。图4(b)为压电陶瓷通电伸长，输出杆输出放大位移示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。如图1、图2和图3所示，本专利技术压电液压混合式直线作动器由底座1，安装于底座1上的压电陶瓷2、下腔体3、上腔体5、用于密封液体的橡皮圈4、具有弹性的弹性薄膜6、垫片7、与上腔体5螺纹连接的中间压盖8、带平台的输出杆9、顶部压盖11与安装于输出杆9平台和顶部压盖11之间的弹簧10构成；其中，顶部压盖11、上腔体5和下腔体3用螺钉12固定，下腔体3和底座1用螺钉12固定。如图4(a)所示，压电陶瓷2未通电伸长，输出杆9处于初始位置，由输出杆9的平台和中间压盖实现限位；为了实现一个位移输出，给压电陶瓷2通电使其输出一个小位移，由于上腔体5和下腔体3所形成的液体腔体13，其下方腔体截面大，上方腔体截面小，当下方腔体的柔性薄板在压电陶瓷2的力的作用下，其内液体被挤压，顶起上腔体5上端的弹性薄膜6，弹性薄膜6被顶起的高度要远大于压电陶瓷2输出的微米级位移输出，弹性薄膜6被顶起后作用于输出杆9，同时输出杆9平台与顶部压盖11之间的弹簧10压缩形变，输出杆9输出放大位移，如图4(b)所示。但需要说明的是，本安装方式只是为了实现作动效果的其中一种方式，而非对实施方式的限定，在上述说明的基础上可以做出其他形式的变化和改进，在这里无法尽述所有安装方式，由此引申的显而易见的变化和等同替换等应处于本申请的保护范围之中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电液压混合式直线作动器，其特征在于：该直线作动器由底座(1)，安装于底座(1)上的下腔体(3)、安装于底座(1)上且下腔体(3)内的压电陶瓷(2)、安装于下腔体(3)上的上腔体(5)、安装于上腔体(5)上具有弹性的弹性薄膜(6)和垫片(7)、与上腔体(5)螺纹连接的中间压盖(8)、位于弹性薄膜(6)上部的带平台的输出杆(9)、顶部压盖(11)与安装于输出杆(9)的平台和顶部压盖(11)之间的弹簧(10)构成。

【技术特征摘要】
1.一种压电液压混合式直线作动器，其特征在于：该直线作动器由底座(1)，安装于底座(1)上的下腔体(3)、安装于底座(1)上且下腔体(3)内的压电陶瓷(2)、安装于下腔体(3)上的上腔体(5)、安装于上腔体(5)上具有弹性的弹性薄膜(6)和垫片(7)、与上腔体(5)螺纹连接的中间压盖(8)、位于弹性薄膜(6)上部的带平台的输出杆(9)、顶部压盖(11)与安装于输出杆(9)的平台和顶部压盖(11)之间的弹簧(10)构成。2.根据权利要求1所述的一种压电液压混合式直线作动器，其特征在于：所述上腔体(5)和下腔体(3)所形成的液体腔体(13)，下方腔体截面大，上方腔体截面小。3.根据权利要求1所述的一种压电液压混合式直线作动器，其特征在于：所述下腔体(3)具有柔性薄板，该薄板下方连接压电陶瓷(2)，上方盛满液体，下方壁上开洞，用来通过给压电陶瓷(2)通电的导线。4.根据权利要求1所述的一种压电液压混合式直线作动器，其特征在于：所述顶部压盖(11)、上腔体(5)和下腔体(3)由螺钉(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵恕宝，雷俊琪，徐明龙，宋思扬，田征，肖瑞江，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61