專利名稱：壓電/電流變混合超精密液壓步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的壓電/電流變混合超精密液壓步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，屬于 精密電子機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是微/納米技術(shù)發(fā)展， 在硅微電子加工領(lǐng)域、在微機(jī)器人操作領(lǐng)域，在超精密切削領(lǐng)域、在光 纖、光學(xué)調(diào)整及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，人們?cè)絹碓揭缶哂谐茯?qū)動(dòng)的高 科技技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)超精密的定位、位移和運(yùn)動(dòng)。傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)不 能滿足更高精度的使用要求。近年來，壓電型精密驅(qū)動(dòng)器以其優(yōu)良的性 能逐漸引起人們的關(guān)注，壓電型精密驅(qū)動(dòng)器雖說有一定的輸出精度，但 由于機(jī)械結(jié)構(gòu)自身的局限性，其輸出驅(qū)動(dòng)力較小， 一直制約其發(fā)展。
本發(fā)明人發(fā)明了一種新型電流變閥，己經(jīng)同時(shí)申請(qǐng)了中國(guó)發(fā)明專利。 該電流變閥能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率、長(zhǎng)壽命的工作性能。該實(shí)用新型采取的技
術(shù)方案是入口正極板2、正極板ll、出口正極板12與負(fù)極板一5、負(fù) 極板二 8之間壓接用于絕緣的絕緣環(huán)6，正負(fù)極板間的間隙通過絕緣環(huán) 6的厚薄進(jìn)行調(diào)整，入口正極板2上有流體入口4，出口正極板12上有 流體出口9，正極板11上有流體流道10;負(fù)極板邊緣有流道3，入口正 極板2與出口正極板7之間通過四個(gè)螺栓1、連接在一起，通過壓力使 各個(gè)極板和絕緣環(huán)連接在一起。參見圖2。其工作原理是當(dāng)電源斷開時(shí)，正、負(fù)極板間沒有外加電場(chǎng)，各通 道以及極板間隙中的電流變液在壓力的作用下正常流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥的流通 功能；當(dāng)電源接通時(shí)，正負(fù)極板間附加電場(chǎng)，電流變液在電場(chǎng)的作用下 迅速相變?yōu)楣虘B(tài)或準(zhǔn)固態(tài)，實(shí)現(xiàn)閥的截止功能。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種壓電/電流變混合超精密液壓步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，該 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)輸出位移分辨率高，響應(yīng)速度快，輸出載荷較大，噪 音低，工作壽命長(zhǎng)的工作性能。為實(shí)現(xiàn)該目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù) 方案是管道上固定連接電流變閥一、電流變閥二、電流變閥三、電流 變閥四和電流變閥五，驅(qū)動(dòng)源無(wú)閥壓電疊堆泵的入口和出口相同、并與 管道連接，管道的出口一與容器一連接、管道的出口二與容器二連接， 精密液壓缸內(nèi)裝有活塞桿，該精密液壓缸的一側(cè)輸入輸出管道與管道上 位于電流變閥一、電流變閥二之間的出口三相連接，該精密液壓缸的另 一側(cè)輸入輸出管道與管道上的出口四連接。
其工作原理是第一步當(dāng)電流變閥二、電流變閥三、電流變閥五 通電時(shí)，由于電流變效應(yīng)，其內(nèi)部的電流變液固化，實(shí)現(xiàn)閥的阻止功能。 此時(shí)，給無(wú)閥壓電疊堆泵通電工作，驅(qū)動(dòng)管道內(nèi)的電流變液通過電流變 閥四流入精密液壓缸右側(cè)，驅(qū)動(dòng)活塞桿向左運(yùn)動(dòng)，精密液壓缸左側(cè)的電 流變液通過未通電的電流變閥一流入容器一中。如果壓電疊堆泵的輸出 流量非常小，則精密液壓缸活塞桿的步進(jìn)位移量非常小，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)位移 的高分辨率。
第二步當(dāng)給電流變閥二、電流變閥四通電，電流變閥三斷電，然 后給無(wú)閥壓電疊堆泵斷電時(shí)，此時(shí)，無(wú)閥壓電疊堆泵泵腔體積增大，把 電流變液通過斷電的電流變閥三吸入無(wú)閥壓電疊堆泵中。第三步重復(fù)第一步和第二步，則活塞桿以步進(jìn)的方式向左步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)采用一下驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，則向右步進(jìn)運(yùn)動(dòng)
第一步當(dāng)電流變閥一、電流變閥三、電流變閥四通電時(shí)，由于電 流變效應(yīng)，其內(nèi)部的電流變液固化，實(shí)現(xiàn)閥的阻止功能。此時(shí)，給無(wú)閥 壓電疊堆泵通電工作，驅(qū)動(dòng)管道內(nèi)的電流變液通過電流變閥二流入精密 液壓缸左側(cè)，驅(qū)動(dòng)活塞桿向右運(yùn)動(dòng)，精密液壓缸右側(cè)的電流變液通過未 通電的電流變閥五流入容器二中。如果壓電疊堆泵的輸出流量非常小， 則精密液壓缸活塞桿的步進(jìn)位移量非常小，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)位移的高分辨率。
第二步當(dāng)給電流變閥二、電流變閥四通電，電流變閥三斷電，然 后給無(wú)閥壓電疊堆泵斷電時(shí)，此時(shí)，無(wú)閥壓電疊堆泵泵腔體積增大，把 電流變液通過斷電的電流變閥三吸入無(wú)閥壓電疊堆泵中。
第三步重復(fù)第一步和第二步，則活塞桿以步進(jìn)的方式向右步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。
本實(shí)用新型主要采用壓電疊堆泵和電流變閥實(shí)現(xiàn)對(duì)精密液壓缸的驅(qū) 動(dòng)和控制，壓電泵在高精度電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)下能產(chǎn)生精密的流量，驅(qū)動(dòng)電 流變液通過管道及電流變閥進(jìn)入精密液壓缸；而電流變閥中的電流變液 在電場(chǎng)作用能快速固化，形成閥的阻斷功能，通過泵和閥的時(shí)序控制即 可實(shí)現(xiàn)對(duì)精密液壓缸的精密步進(jìn)驅(qū)動(dòng)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于輸出位移分辨率高，響應(yīng)速度快，輸出載 荷較大，噪音低，工作壽命長(zhǎng)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)新型電流變閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

管道3上固定連接電流變閥一4、電流變閥二5、電流變閥三6、電 流變閥四8和電流變閥五9，驅(qū)動(dòng)源無(wú)閥壓電疊堆泵7的入口和出口相 同、并與管道連接，管道的出口一 12與容器一2連接、管道的出口二 13與容器二 IO連接，精密液壓缸11內(nèi)裝有活塞桿1，該精密液壓缸的 一側(cè)輸入輸出管道與管道上位于電流變閥一 4、電流變閥二 5之間的出 口三14相連接，該精密液壓缸的另一側(cè)輸入輸出管道與管道上的出口 四15連接。
本實(shí)用新型中采取的電流變閥為背景技術(shù)中介紹的電流變閥。
權(quán)利要求1、一種壓電/電流變混合超精密液壓步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于管道上固定連接電流變閥一、電流變閥二、電流變閥三、電流變閥四和電流變閥五，驅(qū)動(dòng)源無(wú)閥壓電疊堆泵的入口和出口相同、并與管道連接，管道的出口一與容器一連接、管道的出口二與容器二連接，精密液壓缸內(nèi)裝有活塞桿，該精密液壓缸的一側(cè)輸入輸出管道與管道上位于電流變閥一、電流變閥二之間的出口三相連接，該精密液壓缸的另一側(cè)輸入輸出管道與管道上的出口四連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種壓電/電流變混合超精密液壓步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，屬于利用無(wú)閥壓電疊堆泵和電流變閥對(duì)精密液壓缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置。管道中流動(dòng)電流變液，5個(gè)電流變閥分布在各個(gè)管路上，無(wú)閥壓電疊堆泵輸出精密脈沖動(dòng)力實(shí)現(xiàn)對(duì)精密液壓缸的驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)液壓缸的正反向精密步進(jìn)驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)在于輸出位移分辨率高，響應(yīng)速度快，輸出載荷較大，噪音低，工作壽命長(zhǎng)，在精密驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域具有重要價(jià)值。
文檔編號(hào)F15B15/18GK201377478SQ20092009324
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者劉建芳, 曲興田, 曹周禮, 李建橋, 趙宏偉 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)