[发明专利]一种预紧式压电堆致套筒多模态振动的低摩擦气缸

说明书

本发明提供了一种预紧式压电堆致套筒多模态振动的低摩擦气缸，包括缸筒、活塞杆和套筒，所述活塞杆穿入套筒内，所述套筒和活塞杆同步在缸筒往复运动，所述套筒与活塞之间均布若干压电堆，通过控制压电堆的通断，用于实现多模态振动。位于有杆腔的所述活塞端面设有若干均压电堆安装槽，所述压电堆安装槽内安装压电堆。所述套筒一端设有燕尾结构，具有燕尾结构的所述套筒一端压紧压电堆，且燕尾结构的套筒端面直径覆盖所述压电堆轮廓。所述套筒与活塞杆间隙配合，所述套筒与活塞杆之间的套筒内壁面设有若干连续的凹槽。本发明可以在超声谐振状态下能有效降低套筒与缸筒之间的摩擦力，亦即降低活塞杆与缸筒之间的摩擦力。

技术领域

本发明涉及低摩擦气缸领域，特别涉及一种预紧式压电堆致套筒多模态振动的低摩擦气缸。

背景技术

气缸作为一种执行元件，在气动系统中广泛使用，在高精度气动控制系统中，气缸的低速爬行问题是影响气缸运动控制精度的主要因素之一，所以尽可能减少气缸的低速爬行将会有效地提高气缸的控制精度。

目前常用于减少气缸低速爬行现象的方法主要包括以下几种：在控制信号上叠加高频震颤信号，用震颤信号对摩擦力进行补偿；利用气浮原理在气缸的摩擦副之间引入一层气膜，可有效降低气缸摩擦副之间的摩擦力；利用气液联控伺服系统，并增加系统的阻尼，以此减少气缸低速爬行现象的出现。但是以上三种方法均存在明显的不足，比如：会带来不必要的振动和噪音；对加工精度要求较高；会导致系统体积较大，而且易造成油液污染等问题。

另外，采用超声振动减摩方法可以一定程度上减弱气缸低速爬行问题，比较有代表性的方案如下：例如中国专利中提出一种压电致缸筒弯曲振动的低摩擦特性气缸，在缸筒外圆面上设置多个对称的平面，将压电堆通过粘接、冷焊等方法固定在该平面上，当输入驱动信号时使缸筒做高频弯曲振动来减小摩擦力，从而起到削弱气缸低速爬行现象的作用；例如中国专利提出一种两端预紧式压电堆致缸筒多模态振动的低摩擦特性气缸，在缸筒外对称布置两个支撑脚，支撑脚与压电堆相顶接，支撑脚连接在缸筒上，输入驱动信号时压电堆则会驱动缸筒做弯曲或者纵向高频振动，以此减小摩擦力，减少气缸低速爬行现象的出现。

上述两种方案虽然都可以有效的减少低速爬行现象的出现，但是也有不足之处，例如：需要将压电堆粘接、冷焊或者用化学等其他方法固定在缸筒外壁上，而长时间振动会导致压电堆与缸筒外壁之间出现松动，将会大幅降低产品的可靠性，增加产品维护成本。将压电堆放置在缸筒外的支撑脚处，距离缸筒处密封圈较远，而且使缸筒振动必然需要较大的输出力和输出振幅，因此该方案振动减摩效果仍有待提升。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种预紧式压电堆致套筒多模态振动的低摩擦气缸，可以在超声谐振状态下能有效降低套筒与缸筒之间的摩擦力，亦即降低活塞杆与缸筒之间的摩擦力。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种预紧式压电堆致套筒多模态振动的低摩擦气缸，包括缸筒、活塞杆和套筒，所述活塞杆穿入套筒内，所述套筒和活塞杆同步在缸筒内往复运动，所述套筒与活塞之间均布若干压电堆，通过压电堆的驱动信号的通断，用于实现多模态振动。

进一步，位于有杆腔的所述活塞端面设有若干均压电堆安装槽，所述压电堆安装槽内安装压电堆。

进一步，所述套筒一端设有燕尾结构，具有燕尾结构的所述套筒一端压紧压电堆，且燕尾结构的套筒端面直径覆盖所述压电堆的轮廓。

进一步，还包括柔性铰链，所述压电堆与套筒之间设有柔性铰链，可优化振动效果，延长压电堆寿命。

进一步，所述套筒与活塞杆间隙配合，所述套筒与活塞杆之间的套筒内壁面设有若干连续的凹槽，可优化振动效果。

进一步，所述套筒内设有卡槽，所述活塞杆上设有凸肩部分，所述凸肩部分与卡槽配合，用于限制预紧时套筒的周向自由度。