專(zhuān)利名稱(chēng)：壓電致缸筒扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的低摩擦特性氣缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是降低氣缸摩擦系數(shù)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氣缸爬行現(xiàn)象嚴(yán)重影響氣缸的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。為有效消除爬行現(xiàn)象，改善氣缸低速運(yùn)行特性，一種周知的方法是通過(guò)在控制信號(hào)上疊加顫振信號(hào)的方式來(lái)補(bǔ)償氣缸的摩擦力，消除氣缸摩擦力的方向性，從而減輕了氣缸爬行現(xiàn)象。但顫振信號(hào)的頻率和幅度在實(shí)際應(yīng)用時(shí)很難恰當(dāng)把握，常常帶來(lái)噪聲、抖動(dòng)等副作用。另一種方法是利用氣浮效應(yīng)在氣缸摩擦副之間引入一層氣膜。使活塞和金屬缸筒不直接接觸，從而明顯減少氣缸動(dòng)靜摩擦力的差值，使氣缸爬行現(xiàn)象得到很大改善。如專(zhuān)利CN102155465A。然而這種氣浮低摩擦氣缸在制造過(guò)程中，對(duì)氣缸各零部件的加工精度提出了很高要求，且在大尺寸的氣浮低摩擦氣缸加 工制造中存在很大難度。還有一種方法是在對(duì)低速性能要求較高的場(chǎng)合，氣液聯(lián)控伺服系統(tǒng)時(shí)常被使用。通過(guò)增加系統(tǒng)的阻尼的方式，氣缸低速的爬行有了很大的改善。但這一系統(tǒng)往往體積加大，且易引入油液污染。

發(fā)明內(nèi)容
為了方便、快速、靈活地實(shí)現(xiàn)降低氣缸的摩擦系數(shù)，本發(fā)明提出了一種壓電致缸筒扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的低摩擦特性氣缸。所述壓電致缸筒扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的低摩擦特性氣缸，是由氣缸總成、多片壓電伸縮片組成；
在氣缸總成的缸筒的外圓面上，繞圓周方向設(shè)置有多個(gè)平面，且同一圓周上平面的個(gè)數(shù)>2，每個(gè)平面上都設(shè)置有一片或多片壓電伸縮片，并使每片壓電伸縮片的一個(gè)平面都與平面連接，所有壓電伸縮片都沿氣缸總成的缸筒的軸線(xiàn)方向排列，所有壓電伸縮片的伸縮方向與氣缸總成的缸筒的軸線(xiàn)之間有夾角a,且同一列隊(duì)中的相鄰壓電伸縮片以?shī)A角a為正角度、負(fù)角度的方位形式間隔排列，并使其正角度與負(fù)角度的絕對(duì)值相等且小于90度；所述壓電伸縮片驅(qū)動(dòng)交流電信號(hào)的頻率和缸筒本身對(duì)應(yīng)的固有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率相同或相近；同一圓周上的所有壓電伸縮片可單獨(dú)或成組驅(qū)動(dòng)，在成組驅(qū)動(dòng)時(shí)其驅(qū)動(dòng)相位都相同，每個(gè)平面上的相鄰壓電伸縮片的驅(qū)動(dòng)相位相同。本發(fā)明在壓電伸縮片輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，能使活塞與缸筒的摩擦系數(shù)降低。它還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、維護(hù)方便、且易于控制。本發(fā)明在低速氣缸領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1中缸筒A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一:參見(jiàn)圖1、圖2進(jìn)行說(shuō)明，本具體實(shí)施方式
是由氣缸總成1、多片壓電伸縮片2組成；
在氣缸總成I的缸筒的外圓面上，繞圓周方向設(shè)置有多個(gè)平面1-1，且同一圓周上平面1-1的個(gè)數(shù)> 2，每個(gè)平面1-1上都設(shè)置有一片或多片壓電伸縮片2，并使每片壓電伸縮片2的一個(gè)平面都與平面1-1連接，所有壓電伸縮片2都沿氣缸總成I的缸筒的軸線(xiàn)方向排列，所有壓電伸縮片2的伸縮方向與氣缸總成I的缸筒的軸線(xiàn)之間有夾角a,且同一列隊(duì)中的相鄰壓電伸縮片2以?shī)A角a為正角度、負(fù)角度的方位形式間隔排列，并使其正角度與負(fù)角度的絕對(duì)值相等且小于90度；所述壓電伸縮片2驅(qū)動(dòng)交流電信號(hào)的頻率和缸筒本身對(duì)應(yīng)的固有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率相同或相近；同一圓周上的所有壓電伸縮片2可單獨(dú)或成組驅(qū)動(dòng)，在成組驅(qū)動(dòng)時(shí)其驅(qū)動(dòng)相位都相同，每個(gè)平面1-1上的相鄰壓電伸縮片2的驅(qū)動(dòng)相位相同。所述每片壓電伸縮片2的一個(gè)平面都與平面1-1的連接方式可為粘接、冷焊、化學(xué)方法。所述壓電伸縮片2的驅(qū)動(dòng)交流電信號(hào)的波形可為正弦波形交流電信號(hào)、方波形交流電信號(hào)、三角波形交流電信號(hào)或鋸齒形交流電信號(hào)。所述壓電伸縮片2可更換成磁致伸縮片、光致伸縮片或熱致伸縮片。所述氣缸總成I的缸筒的材質(zhì)為鈦合金、銅合金、合金鋼或招合金。工作原理:它是通過(guò)驅(qū)動(dòng)壓電伸縮片2，使氣缸總成I的缸筒處在高頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)狀態(tài)，利用缸筒的高頻振動(dòng)所產(chǎn)生的減摩效應(yīng)降低活塞與缸筒的摩擦系數(shù)，從而使氣缸具有低摩擦特性。給所有壓電伸縮片2通以和缸筒本身對(duì)應(yīng)的固有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率相同或相近的正弦交流電，則每一面上的兩片壓電伸縮片會(huì)同時(shí)產(chǎn)生沿它們長(zhǎng)度方向的變形，由于它們的有一端靠近缸筒端部約束邊，所以缸筒的端部為振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)，所以長(zhǎng)度方向的變形會(huì)沿著另外一個(gè)方向。兩個(gè)壓電伸縮片對(duì)稱(chēng)布置，沿缸筒軸向方向的變形相互抵消，耦合出的變形沿軸向垂直方向，從而每一面的壓電片耦合出的變形力沿周向相當(dāng)于給金屬缸筒一個(gè)力矩，從而激勵(lì)出對(duì)應(yīng)的缸筒扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)，進(jìn)而減少氣缸摩擦系數(shù)。
權(quán)利要求
1.壓電致缸筒扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的低摩擦特性氣缸，其特征在于它是由氣缸總成(I)、多片壓電伸縮片(2)組成； 在氣缸總成(I)的缸筒的外圓面上，繞圓周方向設(shè)置有多個(gè)平面(1-1)，且同一圓周上平面(1-1)的個(gè)數(shù)>2，每個(gè)平面(1-1)上都設(shè)置有一片或多片壓電伸縮片(2)，并使每片壓電伸縮片(2 )的一個(gè)平面都與平面(1-1)連接，所有壓電伸縮片(2 )都沿氣缸總成(I)的缸筒的軸線(xiàn)方向排列，所有壓電伸縮片(2)的伸縮方向與氣缸總成(I)的缸筒的軸線(xiàn)之間有夾角a，且同一列隊(duì)中的相鄰壓電伸縮片(2)以?shī)A角a為正角度、負(fù)角度的方位形式間隔排列，并使其正角度與負(fù)角度的絕對(duì)值相等且小于90度；所述壓電伸縮片(2)驅(qū)動(dòng)交流電信號(hào)的頻率和缸筒本身對(duì)應(yīng)的固有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率相同或相近；同一圓周上的所有壓電伸縮片(2)可單獨(dú)或成組驅(qū)動(dòng)，在成組驅(qū)動(dòng)時(shí)其驅(qū)動(dòng)相位都相同，每個(gè)平面(1-1)上的相鄰壓電伸縮片(2)的驅(qū)動(dòng)相位相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電致缸筒扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的低摩擦特性氣缸，其特征在于所述壓電伸縮片(2)的驅(qū)動(dòng)交流電信號(hào)的波形可為正弦波形交流電信號(hào)、方波形交流電信號(hào)、三角波形交流電信號(hào)或鋸齒形交流電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電致缸筒扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的低摩擦特性氣缸，其特征在于所述每片壓電伸縮片(2)的一個(gè)平面都與平面(1-1)的連接方式可為粘接、冷焊、化學(xué)方法。
全文摘要
壓電致缸筒扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的低摩擦特性氣缸，本發(fā)明屬于氣動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是降低氣缸摩擦系數(shù)的技術(shù)領(lǐng)域。為了方便、快速、靈活地實(shí)現(xiàn)降低氣缸的摩擦系數(shù)。在氣缸總成的缸筒的外圓面上，繞圓周方向設(shè)置有多個(gè)平面，且同一圓周上平面的個(gè)數(shù)≥2，每個(gè)平面上都設(shè)置有一片或多片壓電伸縮片，并使每片壓電伸縮片的一個(gè)平面都與平面連接，所有壓電伸縮片都沿氣缸總成的缸筒的軸線(xiàn)方向排列，所有壓電伸縮片的伸縮方向與氣缸總成的缸筒的軸線(xiàn)之間有夾角a，且同一列隊(duì)中的相鄰壓電伸縮片以?shī)A角a為正角度、負(fù)角度的方位形式間隔排列，并使其正角度與負(fù)角度的絕對(duì)值相等且小于90度。本發(fā)明在壓電伸縮片輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，能使活塞與缸筒的摩擦系數(shù)降低。
文檔編號(hào)F15B15/20GK103174701SQ20131013254
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者包鋼, 肖承豐, 程廷海, 高焓, 陳興隆, 張宏宇 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)