专利摘要

本发明属液压技术领域，具体涉及一种液压驱动器。带进出口阀的端盖装在壳体的左右两端并与缸腔及活塞构成左右缸腔；壳体上下两侧装有盖板，盖板经密封圈将换能器压接在壳体的泵腔内并与壳体和盖板分别构成内外泵腔；盖板将大小密封环分别压接在壳体的大小沉腔内并形成出孔腔和进孔腔；进孔腔与各内泵腔及出孔腔串联构成内泵，进孔腔与各外泵腔及出孔腔串联构成外泵；壳体上下两侧的内外泵经分别并联成上下供液单元，其入孔经管路与蓄能器及左右出口阀连接、出孔经管路与左右进口阀连接；换能器由两个带驱动和传感单元的压电驱动器及垫圈构成，驱动单元受直流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，驱动器实现自激驱动。

权利要求

1.一种液压驱动器，其特征在于：左右端盖安装在壳体的左右两端并与缸腔及活塞共同构成左右缸腔，左端盖上设有左进出口阀，右端盖上设有右进出口阀；壳体上下两侧都安装有盖板，盖板经密封圈将换能器压接在壳体的泵腔内，换能器及密封圈与壳体形成内泵腔、与盖板形成外泵腔；盖板将小密封环压接在壳体的小沉腔内形成进孔腔、将大密封环压接在壳体的大沉腔内形成出孔腔；进孔腔与进孔连通，出孔腔与出孔连通；进孔腔与各内泵腔及出孔腔依次串联构成内泵，进孔腔与各外泵腔及出孔腔依次串联构成外泵；壳体上方的内外泵经进出孔腔并联成上供液单元，壳体下方的内外泵经进出孔腔并联成下供液单元；上下供液单元的入孔经管路与蓄能器及左右出口阀相互连接，上下供液单元的出孔经管路与左右进口阀连接；换能器由两个驱动器及垫圈构成，驱动器由基板与压电片粘接而成；至少一个换能器中的两个驱动器含有驱动单元和传感单元；工作中，同一个供液单元中左右相邻的两个换能器的变形方向相反；驱动单元受直流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，驱动器实现自激驱动。

说明书

技术领域

本发明属于液压驱动与控制技术领域，具体涉及一种液压驱动器。

背景技术

液压及气压传动与控制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。传统的气压动力系统通常都是由尺寸较大的电动机和机械式气泵进行驱动的，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，由于现有气压动力系统采用种类繁多的气阀进行联合控制，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类型的微小型液压及气动系统，如中国专利201510843026.7、201310132556.1、201410611173.7等，因现有微小型液压或气动系统均由固定频率驱动的，实际工作中其驱动力及速度受工作负载影响较大，当具体工况下的驱动元件谐振频率与所设定的激励频率偏差较大时，气体输出量和压力都将大幅度下降，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

本发明提出一种液压驱动器，本发明的实施方案是：左右端盖经螺钉安装在壳体的左右两端并与缸腔及置于缸腔内的活塞共同构成左右缸腔，左端盖上设有左进出口阀，右端盖上设有右进出口阀；壳体上下两侧都经螺钉安装有盖板，盖板经密封圈将换能器压接在壳体的泵腔内，密封圈位于换能器上下两侧，换能器及密封圈与壳体形成内泵腔、与盖板形成外泵腔；盖板将小密封环压接在壳体的小沉腔内形成进孔腔、将大密封环压接在壳体的大沉腔内形成出孔腔；进孔腔与进孔连通，出孔腔与出孔连通；进孔腔与各内泵腔及出孔腔依次串联构成内泵，即：进孔腔与其相邻的内泵腔之间、两个相邻的内泵腔之间、以及内泵腔与出孔腔之间都经内通孔和带阀片的内阀腔连通并依次串联构成内泵：进孔腔与各外泵腔及出孔腔依次串联构成外泵，即：进孔腔与其相邻的外泵腔之间、两相邻外泵腔之间、以及外泵腔与出孔腔之间都经外通孔和带阀片的外阀腔连通并依次串联构外泵；壳体上方的内外泵经进出孔腔并联成上供液单元，壳体下方的内外泵经进出孔腔并联成下供液单元；上下供液单元的入孔经管路与蓄能器及左右出口阀相互连接，上下供液单元的出孔经管路与左右进口阀连接；上下供液单元并联，左右进口阀并联，左右出口阀并联。

换能器由两个驱动器及垫圈构成，驱动器由基板与压电片粘接而成，压电片靠近垫圈安装；至少一个换能器中的两个驱动器含有驱动单元和传感单元，即压电片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；驱动器及驱动单元的驱动电压为直流电压或交流电压；工作中，同一换能器中两个驱动器的变形方向相同且代表换能器的变形方向，同一个供液单元中左右相邻的两个换能器的变形方向相反；驱动单元受直流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，驱动器实现自激驱动；传感单元的输出电压还用于表征活塞的运动速度和驱动力。

本发明中，左进出口阀和右进出口阀均为常闭开关阀，工作中未提及开启时均处截止状态；驱动器的驱动过程包括：①驱动阶段，上下供液单元工作处于状态下，左进口阀和右出口阀开启、左出口阀和右进口阀关闭时活塞向右运动，左进口阀和右出口阀关闭、左出口阀和右进口阀开启时活塞向左运动；②定位及保持阶段，活塞运动到预定位置后，左进出口阀和右进右出口阀均关闭，上下供液单元停止工作。

本发明根据所需的驱动器驱动力及速度确定所需换能器数量；驱动器由等厚度PZT4晶片与黄铜基板粘接而成，工作介质为纯水，上下供液单元同步工作时活塞的速度v与驱动力F的关系为 其中，η_q、η_p分别为阀片的速度和驱动力系数，R、H分别为内外泵腔的半径和高度，h_p为压电片厚度，f为激励频率，U₀为驱动电压，N为上供液单元内换能器的数量，A、F_f分别为活塞的有效面积和滑动摩擦力。

特点及优势：供液单元与壳体集成，体积小、集成度高、无需额外的泵站，可作为独立的标准部件应用；通过步进的方法实现较大行程内的精密驱动与定位控制，可避免爬行现象；根据驱动器变形状态使直流驱动电压换向，实现换能器自激驱动，激励频率的负载等变化适应性强，驱动能力强、性能稳定；以水为工作介质，清洁环保。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中驱动器的系统构成原理图；

图2是本发明一个较佳实施例中驱动器驱动过程原理图；

图3是本发明一个较佳实施例中驱动电压的波形图；

图4是本发明一个较佳实施例中传感电压的波形图；

图5是壳体的结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明一个较佳实施例中盖板的结构示意图；

图8是图7的仰视图；

图9是本发明一个较佳实施例中换能器的结构示意图；

图10是图9的A-A剖视图。

具体实施方式

左端盖x和右端盖y经螺钉安装在壳体a的左右两端并与缸腔a8及置于缸腔a8内的活塞f共同构成左缸腔B1和右缸腔B2，左端盖x上设有左进口阀v1和左出口阀v2，右端盖y上设有右进口阀v3和右出口阀v4；壳体a的上下两侧都经螺钉安装有盖板b，盖板b经密封圈i将换能器D压接在壳体a的泵腔a3内，密封圈i位于换能器D的上下两侧，换能器D及密封圈i与壳体a形成内泵腔C1、与盖板b形成外泵腔C2；盖板b将小密封环g压接在壳体a的小沉腔a2内形成进孔腔C3、将大密封环h压接在壳体a的大沉腔a4内形成出孔腔C4；进孔腔C3与进孔a1连通，出孔腔C4与出孔a5连通；进孔腔C3与各内泵腔C1及出孔腔C4依次串联构成内泵q1，即：进孔腔C3与其相邻的内泵腔C1之间、两个相邻的内泵腔C1之间、以及内泵腔C1与出孔腔C4之间都经内通孔a6和带阀片e的内阀腔a7连通并依次串联构成内泵q1；进孔腔C3与各外泵腔C2及出孔腔C4依次串联构成外泵q2，即：进孔腔C3与其相邻的外泵腔C2之间、两相邻外泵腔C2之间、以及外泵腔C2与出孔腔C4之间都经外通孔b6和带阀片e的外阀腔b7连通并依次串联构外泵q2；壳体上方的内泵q1与外泵q2经进孔腔C3和出孔腔C4并联成上供液单元1，壳体a下方的内泵q1与外泵q2经进孔腔C3和出孔腔C4并联成下供液单元II；上供液单元1和下供液单元II的入孔a1经管路与蓄能器k、左出口阀v2及右出口阀v4相互连接，上供液单元I和下供液单元II的出孔a5经管路与左进口阀v1和右进口阀v3连接；上供液单元I和下供液单元II并联，左进口阀v1和右进口阀v3并联，左出口阀v2和右出口阀v4并联。

换能器D由两个驱动器d及垫圈d0构成，驱动器d由基板d1与压电片d2粘接而成，压电片d2靠近垫圈d0安装；至少一个换能器D中的两个驱动器d含有驱动单元d21和传感单元d22，即压电片d2表面电极被分割成两部分并分别与基板d1构成驱动单元d21和传感单元d22；驱动器d及驱动单元d21的驱动电压为直流电压或交流电压；工作中，同一换能器D中两个驱动器d的变形方向相同且代表换能器D的变形方向，同一个供液单元中左右相邻的两个换能器D的变形方向相反；驱动电压为直流电压时，驱动器d中驱动单元d21受驱动电压作用变形并使传感单元d22输出电压达到极值时驱动电压换向，驱动器d实现自激驱动；传感单元d22的输出电压还用于表征活塞f的运动速度和驱动力。

本发明中，左进口阀v1、左出口阀v2、右进口阀v3和右出口阀v4均为常闭开关阀，工作中未提及开启时均处截止状态；驱动器的驱动过程包括：①驱动阶段，上供液单元I和下供液单元II工作处于状态下，左进口阀v1和右出口阀v4开启、左出口阀v2和右进口阀v3关闭时活塞f向右运动，左进口阀v1和右出口阀v4关闭、左出口阀v2和右进口阀v3开启时活塞f向左运动；②定位及保持阶段，活塞f运动到预定位置后，左进口阀v1、左出口阀v2、右进口阀v3和右出口阀v4均关闭，上供液单元I和下供液单元II停止工作。

本发明根据所需的驱动器驱动力及速度确定所需换能器D的数量；驱动器d由等厚度PZT4晶片与黄铜基板粘接而成，工作介质为纯水，上供液单元I和下供液单元II同步工作时活塞f的速度v与驱动力F的关系为 其中，η_q、η_p分别为阀片e的速度和驱动力系数，R、H分别为内泵腔C1及外泵腔C2的半径和高度，h_p为压电片d2的厚度，f为激励频率，U₀为驱动电压，N为上供液单元I内换能器D的数量，A、F_f分别为活塞f的有效面积和滑动摩擦力。

一种液压驱动器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。