[发明专利]一种预紧式压电堆致密封圈振动的低摩擦气缸

说明书

本发明提供了一种预紧式压电堆致密封圈振动的低摩擦气缸，包括第一压电堆和第二压电堆，所述第一压电堆安装在气缸体的前端面上，且所述第一压电堆靠近气缸前端密封圈；所述第二压电堆安装在活塞上，且所述第二压电堆位于活塞密封圈附近；通过对所述第一压电堆和第二压电堆施加电驱动信号，使得气缸处于高频振动状态。所述第一压电堆的振动方向为轴向振动，所述第二压电堆的振动方向为径向振动。位于无杆腔一端的所述活塞设有环形凹槽，若干所述第二压电堆周向均布安装在所述环形凹槽内，用于产生径向振动。本发明解决现有低摩擦气缸中存在加工难度大、结构复杂、集成度低等问题，同时进一步加强减摩效果，提高气缸低速运动性能。

技术领域

本发明涉及气缸技术领域，特别涉及一种预紧式压电堆致密封圈振动的低摩擦气缸。

背景技术

气动系统具有无污染、成本低、系统安全可靠等优点，在电子技术和计算机技术迅猛发展的推动下，气动技术得到越来越广泛的研究和应用。目前，随着气动技术的深入发展，要求气缸应在“无泄漏”或“少泄漏”的前提下，尽量减少摩擦力，使气缸能反映灵敏，运动平稳，并在低速运动中减少爬行现象，为此，低摩擦气缸应运而生。

低摩擦气缸，是指活塞滑动阻力极小的一种气缸。低摩擦气缸作为一种精密的驱动元件与测试元件，有着极其广泛的用途，如用在航天航空、精密机械、电子、医疗、印刷等领域。其主要实现对精密元件的操作、恒张/推力工作、匀速运动的精密控制，也可作为精密测量与控制中的新型感受器或测量元件。目前，常用的降低气缸摩擦力的方法有以下几种：提高气缸加工精度，采用特殊润滑脂或者使用摩擦系数很小的材质等；对活塞密封形式进行改进，如只装有单向密封圈的活塞或者采用间隙密封取代传统的机械密封等；采用膜片式气缸，该气缸活塞与内壁之间有一层彼此连接的隔膜囊，两者之间不产生直接接触，极大地降低了气缸摩擦力。但上述几种方法也存在着加工难度大、加工成本高、结构复杂、密封圈寿命短等缺点。

近来，在现有低摩擦气缸的基础上，对低摩擦气缸的研制取得了新的创新与突破，具体表现为以下两种新型气缸：中国专利提出了一种气浮式无摩擦气缸，该专利依靠气浮原理实现了活塞及活塞杆在缸筒中无摩擦的往复运动，消除了气缸摩擦力。然而该气缸因采用静压气体润滑技术，在制造过程中，活塞与缸筒内壁之间间距只有几十微米，这对该气缸各部件的加工精度提出了很高要求，提高了气缸的加工成本。还有一种方法是利用超声振动来减小摩擦，如中国专利在气缸前端薄壁部分上下两侧放置压电叠堆，使得气缸体前端薄壁部分发生高频径向振动实现活塞杆和密封圈之间的减摩，然而此方法未实现活塞与缸筒内壁间的减摩，结构复杂，集成化程度低。

发明内容

为解决现有低摩擦气缸中存在的问题，同时进一步加强减摩效果，提高气缸低速运动性能，本发明提供了一种预紧式压电堆致密封圈振动的低摩擦气缸，其通过下技术手段实现上述技术目的的：

一种预紧式压电堆致密封圈振动的低摩擦气缸，包括第一压电堆和第二压电堆，所述第一压电堆安装在气缸体的前端面上，且所述第一压电堆靠近气缸前端密封圈；所述第二压电堆安装在活塞上，且所述第二压电堆位于活塞密封圈附近；通过对所述第一压电堆和第二压电堆施加电驱动信号，使得气缸处于高频振动状态。

进一步，所述第一压电堆的振动方向为轴向振动，所述第二压电堆的振动方向为径向振动。

进一步，位于无杆腔一端的所述活塞设有环形凹槽，若干所述第二压电堆周向均布安装在所述环形凹槽内，用于产生径向振动。

进一步，所述环形凹槽的内设有可轴向移动的滑块，所述第二压电堆与滑块之间设有楔块，通过滑块轴向移动使楔块预紧所述第二压电堆。

进一步，所述滑块为棱锥台，所述棱锥台锥角与楔块的锥角一致。

进一步，若干所述第一压电堆周向均布安装在气缸体与套筒之间；与套筒连接的所述气缸体一端内壁设有前端密封圈。