[发明专利]一种自驱动液压缸

说明书

本发明属液压与气动领域，具体涉及一种自驱动液压缸。缸体上方依次设有上进孔、至少两个沉腔一、沉腔二和上出孔，缸体下方依次设有下进孔、至少两个沉腔一、沉腔二和下出孔，沉腔一和二内粘有阀片；活塞将缸体体腔隔成左右腔；装在缸体上下两侧的盖板将换能器压接在沉腔一内构成驱动腔、将密封环压接在沉腔二内构成阀腔；上下进出孔及其串联的驱动腔和阀腔构成上下驱动单元；上进孔经管路装有蓄能器和右阀一，右阀一与右腔相连、经右阀二与下出孔相连；下进孔经管路安装有蓄能器和左阀一，左阀一与左腔相连、经左阀二与上出孔相连；各驱动单元中都有一个换能器带驱动及传感单元，驱动单元变形使传感单元电压达到极值时驱动电压换向。

技术领域

本发明属于气动技术领域，具体涉及一种自驱动液压缸。

背景技术

液压与气动系统具有高能量密度、低噪音、无冲击等优势，在国民经济和国防工业的各个行业已成功应用多年。传统的液压与气动系统通常都是由尺寸较大的电动机和机械泵进行驱动的，并通过换向阀、减压阀及调速阀等多类型阀的联合作业实现输出力、速度及位置等的有效控制，故体积庞大、结构连接及控制比较复杂，应用上具有很大的局限性：无法用于航空航天、行走机器人等微小系统及远程控制系统；同时，由于现有液压与气动系统采用种类繁多的伺服阀进行联合控制，难以实现驱动力、速度及位置的精确控制与调节，无法用于精密机械加工与装配、精密测量、精密光学驱动等要求驱动、定位及控制精度高的领域。因此人们相继提出了多种基于压电换能器的微小型液压或气动系统，但因这些新系统均由固定频率驱动的，其驱动力及速度受负载影响较大，当驱动元件谐振频率与所设定的激励频率偏差较大时，输出力和速度将大幅度下降，且根据设定驱动电压及频率计算所得的驱动力及速度精确度也较低。

发明内容

本发明提出一种自驱动液压缸，本发明的实施方案是：缸体的外壁上方从右到左设有依次串联的上进孔、至少两个沉腔一、沉腔二和上出孔，缸体的外壁下方从左到右设有依次串联的下进孔、至少两个沉腔一、沉腔二和下出孔，沉腔一和二的顶壁或底壁上设有沉腔三；缸体左右两端分别装有带左通孔的左端盖和带右通孔的右端盖，活塞将缸体的体腔分隔成左腔和右腔；盖板安装在缸体上下两侧并经密封圈将换能器压接在沉腔一内构成驱动腔，盖板将密封环压接在沉腔二内构成阀腔，密封圈位于换能器上下两侧；沉腔三与其内所安装的阀片构成进口阀；上进出孔及其串联的驱动腔和阀腔构成上驱动单元，下进出孔及其串联的驱动腔和阀腔构成下驱动单元；上进孔经管路安装有蓄能器和右阀一，右阀一经管路及右通孔与右腔相连，右阀一经管路及右阀二与下出孔相连；下进孔经管路安装有蓄能器和左阀一，左阀一经管路及左通孔与左腔相连，左阀一经管路及左阀二与上出孔相连；换能器为压电换能器，上下驱动单元中都有一个换能器含有驱动单元和传感单元，即上下驱动单元中都有一个压电片二表面电极被分割成两部分并分别与基板构成驱动单元和传感单元；换能器及驱动单元的驱动电压为直流电压；直流驱动电压作用下，同一个驱动单元中相邻的换能器的变形方向相反；驱动单元受驱动电压作用变形并使传感单元输出电压达到极值时驱动电压换向，使上下驱动单元实现自激驱动。

本发明中，左阀一和二及右阀一和二均为常闭开关阀，工作中未提及开启时均为截止状态；本发明中，上下驱动单元独立单独工作，液压缸的驱动过程如下：

1)驱动阶段：①上驱动单元工作，左阀二及右阀一开启，上驱动单元经上进孔和右阀一从右腔吸入液体、再经上出孔和左阀二将液体排入左腔，活塞向右运动；②下驱动单元工作，右阀二及左阀一开启，下驱动单元经下进孔和左阀一从左腔吸入液体、再经下出孔和右阀二将液体排入右腔，活塞向左运动；

2)定位及保持阶段：活塞运动到预定位置后，上下驱动单元均停止工作且所有开关阀均关闭。