一种热驱动大载荷微位移执行机构制造技术

本发明专利技术属于精密机械技术领域，公开了一种热驱动大载荷微位移执行机构，缸筒组件内部充满一定压力的液体介质，用于承载大的负载；的缸筒组件同轴安装在固体支架内部，通过缸筒组件与固体支架之间的导向结构进行缸筒轴向滑动，实现微位移驱动；丝杠‑螺母结构同轴固定在固体支架上，或直接在固体支架上加工螺纹孔；丝杠‑螺母结构与缸筒组件同轴，丝杠通过在螺纹孔中旋转并通过球头连接部分驱动缸筒线性运动，进行大行程位移输出。本发明专利技术通过热驱动实现大载荷、毫米级大行程的高精度纳米级微位移驱动，同时进一步将行程拓展到厘米级。该执行机构具有大载荷、大行程、高精度、动作平稳、可靠、结构简单、节能、工作寿命长的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种热驱动大载荷微位移执行机构
本专利技术属于精密机械
，尤其涉及一种热驱动大载荷微位移执行机构。用于承载大载荷，同时进行微米和亚微米级位移驱动。
技术介绍
目前，微位移执行机构是一种能产生微米级或者亚微米级的驱动装置，在航空、微电子以及精密仪器等领域应用广泛。微位移执行机构是精密机械与精密仪器的关键技术之一，是先进制造技术的重要组成部分，近年来随着微电子技术、航空航天、生物工程等学科的发展而迅速地发展。微位移执行机构按其工作原理可分为两大类：机械式和机电式，包括静电、电磁、压电、形状记忆合金、液压驱动、气压驱动等类型。其中最常用的是压电式和液压驱动式两类执行机构。现有的各种驱动方式一般都不能同时满足大载荷、大行程、微位移、清洁可靠的条件。比如压电式执行机构，具有精度高、响应快的优点，但是难以克服高发热和小行程的缺点，同时使用成本较高。液压驱动式具有高精度、大载荷和大行程的优点，但是存在油路污染，占用空间较大，需要外接动力源装置。气压驱动式虽热可以解决污染的问题，清洁性较好，但是仍然需要外接压力源，位移的精密控制受限于气压的稳定性。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有压电式驱动式执行机构不能同时满足大载荷、大行程、微位移、清洁可靠的条件。难以克服高发热和小行程的缺点，同时使用成本较高。(2)液压驱动式存在油路污染，占用空间较大，需要外接动力源装置。气压驱动式仍然需要外接压力源，位移的精密控制受限于气压的稳定性。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种热驱动大载荷微位移执行机构。本专利技术的目的是解决现有技术中微位移执行机构无法同时实现大载荷、大行程、清洁可靠、高精度微位移驱动等技术问题，提供了一种热驱动大载荷微位移执行结构，可以兼顾高精度、大载荷、大行程的需要，同时具有结构简单可靠、抗干扰力强、动作稳定、工作寿命长的特点。本专利技术是这样实现的，一种热驱动大载荷微位移执行机构，所述热驱动大载荷微位移执行机构包括：缸筒组件，内部充满一定压力的液体介质，用于承载大的负载；所述的缸筒组件同轴安装在固体支架内部，通过缸筒组件与固体支架之间的导向结构进行缸筒轴向滑动，实现微位移驱动；丝杠-螺母结构，同轴固定在固体支架上，或直接在固体支架上加工螺纹孔；所述的丝杠-螺母结构与缸筒组件同轴，丝杠通过在螺纹孔中旋转并通过球头连接部分驱动缸筒线性运动，进行大行程位移输出。进一步，所述的液体介质具有热胀冷缩性能，包括各类矿物油、硅油、乙二醇、甘油。所述的缸筒组件轴向方向焊接有金属波纹管，为充装液体提供轴向方向的线性位移伸缩；所述金属波纹管上部连接有载物平台；所述的金属波纹管具有轴向刚度远小于径向刚度，包括焊接波纹管、液压成型波纹管。进一步，所述的缸筒组件安装有单向自密封的充压阀，向缸筒内充入一定压力的液体；所述的缸筒装有加热结构，通过调整加热结构的功率，对液体介质温度的调节，实现缸筒轴向微位移的调节。所述的加热结构可以位于缸筒组件内部，直接和液体介质接触，并通过散热片保障液体介质温度均匀变化；所述的加热结构缠绕在缸筒外表面，通过缸筒将热量传递给液体介质。进一步，所述的导向结构，用于载物台上下运行时导向，位于固定支架和缸筒之间，固定安装在缸筒上，或安装在固定支架上；所述的导向结构包括上导向与下导向；用于油缸导向；所述的导向结构采用具有自润滑性能的低导热率的非金属材料，包括尼龙、聚酰亚胺、聚醚醚酮、高密度聚乙烯工程材料。进一步，所述的丝杠-螺母结构与缸筒组件同轴，丝杠通过在螺纹孔中旋转并通过球头连接部分驱动缸筒线性运动，进行大行程位移输出。本专利技术的另一目的在于提供一种搭载所述热驱动大载荷微位移执行机构用于航空、微电子以及精密仪器领域的微位移执行机构。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术采用的驱动方式，通过油热胀冷缩实现微位移调节，具有承载力答，调节精度高的优点。本专利技术采用的波纹管活塞，零泄露，提供轴向自由度，并通过上导向保证轴向位移精度。本专利技术精密的丝杠调节与热驱动调节组合，实现工况点大范围可调，在工况点附近小行程高精度调节，两者之间通过球头连接，配合下导向只提供轴向自由度。本专利技术提出了一种热驱动大载荷微位移执行机构，具有大载荷、大行程、高精度、动作平稳、可靠、结构简单、节能、工作寿命长的特点，还有易于控制、易维护、无环境污染等优点。本专利技术利用液体的热胀冷缩性能，通过热驱动实现大载荷、毫米级大行程的高精度纳米级微位移驱动，同时通过与丝杠-螺母手动位移调节机构的组合，进一步将行程拓展到厘米级。该执行机构具有大载荷、大行程、高精度、动作平稳、可靠、结构简单、节能、工作寿命长的特点，还有易于控制、易维护、无环境污染等优点，适用于高精度机械设备、高精度检测设备中，特别适用做大载荷条件下实现高精度水平或定位的闭环控制的执行结构。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的热驱动大载荷微位移执行机构示意图。图中：1、固体支架；2、导向结构；2-1、上导向；2-2、下导向；3、丝杠-螺母结构；3-1、丝杠；3-2、球头连接部分；4、缸筒组件；4-1、载物平台；4-2、金属波纹管；4-3、油缸；4-4、散热片；4-5、加热结构。图2是本专利技术实施例提供的热驱动大载荷微位移执行机构一实例图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种热驱动大载荷微位移执行机构，下面结合附图对本专利技术作详细的描述。图1是本专利技术实施例提供的热驱动大载荷微位移执行机构示意图。本专利技术提供一种热驱动大载荷微位移执行机构，主要包括一个可以充装一定压力液体的缸筒组件4、固体支架1、用于手动调节的丝杠-螺母结构3、导向结构2。所述的缸筒组件4内部充满一定压力的液体介质，可以承载较大的负载。所述的液体介质具有热胀冷缩性能，包括各类矿物油、硅油、乙二醇、甘油、等。所述的缸筒组件4轴向方向焊接有金属波纹管4-2，从而为充装液体提供轴向方向的线性位移伸缩。所述金属波纹管4-2上部连接有载物平台4-1.所述的金属波纹管4-2具有轴向刚度远小于径向刚度，包括焊接波纹管、液压成型波纹管等。所述的缸筒组件4安装有单向自密封的充压阀，可以向缸筒内充入一定压力的液体。所述的缸筒组件4的油缸4-3上部所述的缸筒4装有加热结构4-5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热驱动大载荷微位移执行机构，其特征在于，所述热驱动大载荷微位移执行机构包括：/n缸筒组件，内部充满一定压力的液体介质，用于承载大的负载；/n所述的缸筒组件同轴安装在固体支架内部，通过缸筒组件与固体支架之间的导向结构进行缸筒轴向滑动，实现微位移驱动；/n丝杠-螺母结构，同轴固定在固体支架上，或直接在固体支架上加工螺纹孔；/n所述的丝杠-螺母结构与缸筒组件同轴，丝杠通过在螺纹孔中旋转并通过球头连接部分驱动缸筒线性运动，进行大行程位移输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种热驱动大载荷微位移执行机构，其特征在于，所述热驱动大载荷微位移执行机构包括：
缸筒组件，内部充满一定压力的液体介质，用于承载大的负载；
所述的缸筒组件同轴安装在固体支架内部，通过缸筒组件与固体支架之间的导向结构进行缸筒轴向滑动，实现微位移驱动；
丝杠-螺母结构，同轴固定在固体支架上，或直接在固体支架上加工螺纹孔；
所述的丝杠-螺母结构与缸筒组件同轴，丝杠通过在螺纹孔中旋转并通过球头连接部分驱动缸筒线性运动，进行大行程位移输出。


2.如权利要求1所述的热驱动大载荷微位移执行机构，其特征在于，所述的液体介质具有热胀冷缩性能，包括各类矿物油、硅油、乙二醇、甘油。


3.如权利要求1所述的热驱动大载荷微位移执行机构，其特征在于，所述的缸筒组件轴向方向焊接有金属波纹管，为充装液体提供轴向方向的线性位移伸缩；所述金属波纹管上部连接有载物平台；
所述的金属波纹管具有轴向刚度远小于径向刚度，包括焊接波纹管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，杨继逸，刘向东，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42