基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸及其控制方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010011999.5 (22)申请日 2020.01.07 (71)申请人 长春工业大学 地址 130012 吉林省长春市朝阳区延安大 街2055号 (72)发明人 程廷海王健龙岳圣涵王铮 李泽霖于洋宝音张晓松 (51)Int.Cl. F15B 15/14(2006.01) F15B 15/20(2006.01) F15B 15/26(2006.01) (54)发明名称 基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸 及其控制方法 (57)摘要 一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位。

2、 气缸及其控制方法， 以解决当前直线定位气缸定 位精度低、 结构装配复杂等问题。 本发明由端盖 、 缸筒、 端盖、 丝杠锁紧机构、 活塞机构和活塞 杆组成， 缸筒两端分别与端盖 和端盖紧固连 接， 丝杠锁紧机构安装在端盖上， 并穿过活塞 机构后与活塞杆螺纹连接， 活塞机构置于缸筒 内， 并与活塞杆固定连接， 活塞杆穿过端盖 ， 与 活塞机构同步运动。 本发明采用内置式丝杠锁紧 机构以实现活塞杆在任意位置的精确锁紧定位， 既继承了现有直线气缸基本结构具有的所有良 好特性， 又解决了现有锁紧气缸复杂结构导致的 密封性下降、 生产难度大等问题， 在半导体加工、 自动测量及控制、 机器人驱动等技术领域。

3、中具有 良好的工程应用价值。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 110925267 A 2020.03.27 CN 110925267 A 1.一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸， 其特征在于， 该直线定位气缸由端 盖 （1） 、 缸筒 （2） 、 端盖 （3） 、 丝杠锁紧机构 （4） 、 活塞机构 （5） 和活塞杆 （6） 组成， 其中， 所述 缸筒 （2） 两端分别与端盖 （1） 和端盖 （3） 紧固连接， 所述丝杠锁紧机构 （4） 安装在端盖 （3） 上， 并穿过活塞机构 （5） 后与活塞杆 （6） 采用螺纹连接， 将活塞机构 （5） 和活塞杆 （6） 进行 锁紧， 所。

4、述活塞机构 （5） 安装于缸筒 （2） 内， 随气体变换输入在缸筒 （2） 内轴向滑动， 并与活 塞杆 （6） 固定连接， 所述活塞杆 （6） 端盖 （1） 轴孔配合。 2.根据权利要求1所述一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸， 其特征在于， 所 述端盖 （1） 设有活塞杆运动孔 （1-1） 、 导气孔 （1-2） 和缸筒安装凸台 （1-3） ， 所述活塞杆运 动孔 （1-1） 内穿过活塞杆 （6） ， 所述导气孔 （1-2） 用于输送高压气体， 所述缸筒安装凸台 （1-3） 与缸筒 （2） 采用过盈配合进行紧固连接。 3.根据权利要求1所述一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸， 其。

5、特征在于， 所 述缸筒 （2） 设有缸筒前端孔 （2-1） 和缸筒后端孔 （2-2） ， 所述缸筒前端孔 （2-1） 与缸筒安装凸 台 （1-3） 采用过盈配合进行紧固连接， 所述缸筒后端孔 （2-2） 与端盖 （3） 采用过盈配合进 行紧固连接。 4.根据权利要求1所述一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸， 其特征在于， 所 述端盖 （3） 设有丝杠锁紧机构安装螺纹孔 （3-1） 、 轴承安装孔 （3-2） 、 丝杠锁紧机构安装面 （3-3） 、 缸筒安装凸台 （3-4） 和导气孔 （3-5） ， 所述丝杠锁紧机构安装螺纹孔 （3-1） 、 轴承 安装孔 （3-2） 和丝杠锁紧机构安装面。

6、 （3-3） 与丝杠锁紧机构 （4） 配合安装， 所述缸筒安装凸 台 （3-4） 与缸筒后端孔 （2-2） 采用过盈配合进行紧固连接， 所述导气孔 （3-5） 用于高压 气体的输送。 5.根据权利要求1所述一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸， 其特征在于， 所 述丝杠锁紧机构 （4） 包括丝杆 （4-1） 、 电极板 （4-2） 、 电极板 （4-3） 、 限位轴套安装螺栓 （4- 4） 、 限位轴套 （4-5） 、 轴承 （4-6） 、 固定螺母 （4-7） 、 压电伸缩片 （4-8） 、 电极球头 （4-9） 和电极 球头 （4-10） ， 所述电极板 （4-2） 、 电极板 （4-。

7、3） 并列焊接安装在限位轴套 （4-5） 之上， 所 述限位轴套安装螺栓 （4-4） 与丝杠锁紧机构安装螺纹孔 （3-1） 采用螺纹连接， 将限位轴套 （4-5） 与端盖 （3） 进行紧固连接， 所述轴承 （4-6） 与丝杆 （4-1） 过盈配合并置于轴承安装孔 （3-2） 内， 所述固定螺母 （4-7） 与丝杆 （4-1） 螺纹连接， 将轴承 （4-6） 和丝杆 （4-1） 进行紧固连 接， 压电伸缩片 （4-8） 粘贴于丝杆 （4-1） 之上， 所述电极球头 （4-9） 和电极球头 （4-10） 均 布交叉粘贴于压电伸缩片 （4-8） 上并与电极板 （4-3） 和电极板 （4-2） 接触。。

8、 6.根据权利要求1所述一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸， 其特征在于， 所 述丝杆 （4-1） 设有丝杆螺纹轴 （4-1-1） 、 压电伸缩片安装面 （4-1-2） 、 轴承安装轴 （4-1-3） 和 固定螺纹轴 （4-1-4） ， 所述丝杆螺纹轴 （4-1-1） 的螺纹升角小于当量摩擦角， 所述电极板 （4-2） 设有电极槽 （4-2-1） 、 电极板 外轴 （4-2-2） 和电极板 后端面 （4-2-3） ， 所述电极板 （4-3） 设有电极板前端面 （4-3-1） 、 电极板外轴 （4-3-2） 和电极槽 （4-3-3） ， 所述限位 轴套 （4-5） 设有电极板安装孔 （4-。

9、5-1） 、 轴套安装孔 （4-5-2） 、 轴套限位面 （4-5-3） 和轴承限 位面 （4-5-4） ， 所述电极板 外轴 （4-2-2） 和电极板外轴 （4-3-2） 并列焊接安装在电极板安 装孔 （4-5-1） 内， 所述限位轴套安装螺栓 （4-4） 穿过轴套安装孔 （4-5-2） 与丝杠锁紧机构安 装螺纹孔 （3-1） 螺纹连接， 用于固定安装限位轴套 （4-5） ， 所述轴承 （4-6） 穿过轴承安装轴 （4-1-3） 并置于轴承安装孔 （3-2） 内， 所述轴承限位面 （4-5-4） 与轴承 （4-6） 贴合， 用于轴承 权利要求书 1/2 页 2 CN 110925267 A 。

10、2 （4-6） 的轴向限位， 所述固定螺母 （4-7） 与固定螺纹轴 （4-1-4） 螺纹连接， 用于紧固连接轴承 （4-6） 和丝杆 （4-1） ， 每个压电伸缩片安装面 （4-1-2） 上粘贴有一个压电伸缩片 （4-8） ， 且压 电伸缩片安装面 （4-1-2） 两两相对均布于丝杆 （4-1） 上， 所述电极球头 （4-9） 和电极球头 （4-10） 均布交叉粘贴于压电伸缩片 （4-8） 上， 并分别与电极槽 （4-3-3） 和电极槽 （4-2-1） 接触其中， 压电伸缩片安装面 （4-1-2） 总个数为m， 压电伸缩片 （4-8） 总个数为n， 电极球头 （4-9） 和电极球头 （4-1。

11、0） 个数均为s， 且m=n=2s， 所述丝杆螺纹轴 （4-1-1） 与活塞机构 （5） 螺纹连接， 并插入活塞杆 （6） 内， 所述电极板 后端面 （4-2-3） 与电极板前端面 （4-3-1） 贴 合， 所述轴套限位面 （4-5-3） 与丝杠锁紧机构安装面 （3-3） 贴合。 7.根据权利要求1所述一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸， 其特征在于， 所 述活塞机构 （5） 包括活塞杆限位板 （5-1） 、 限位板螺栓 （5-2） 、 密封圈 （5-3） 和活塞 （5-4） ， 所 述限位板螺栓 （5-2） 将活塞杆限位板 （5-1） 固定于活塞 （5-4） 之上， 所述密封圈 （5-。

12、3） 安装于 活塞 （5-4） 之上， 所述活塞杆限位板 （5-1） 设有活塞杆通孔 （5-1-1） 、 限位板安装孔 （5-1-2） 和限位板后端面 （5-1-3） ， 所述活塞 （5-4） 设有活塞前端面 （5-4-1） 、 活塞杆固定槽面 （5-4- 2） 、 限位板安装螺纹孔 （5-4-3） 、 密封圈槽 （5-4-4） 和活塞内螺纹孔 （5-4-5） ， 所述限位板螺 栓 （5-2） 穿过限位板安装孔 （5-1-2） 与限位板安装螺纹孔 （5-4-3） 螺纹连接， 所述密封圈 （5- 3） 置于密封圈槽 （5-4-4） 内， 所述活塞杆通孔 （5-1-1） 内穿过活塞杆 （6） ， 。

13、所述限位板后端面 （5-1-3） 分别与活塞前端面 （5-4-1） 和活塞杆 （6） 贴合， 所述活塞杆固定槽面 （5-4-2） 与活塞 杆 （6） 接触配合， 所述活塞内螺纹孔 （5-4-5） 与丝杆螺纹轴 （4-1-1） 螺纹连接。 8.根据权利要求1所述一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸， 其特征在于， 所述活塞杆 （6） 设有运动轴 （6-1） 、 活塞杆盲孔 （6-2） 、 活塞杆前端面 （6-3） 和活塞杆后端面 （6-4） ， 所述运动轴 （6-1） 穿过活塞杆运动孔 （1-1） ， 所述活塞杆盲孔 （6-2） 内插入丝杆螺纹 轴 （4-1-1） ， 所述活塞杆前端面 （6。

14、-3） 和活塞杆后端面 （6-4） 分别与限位板后端面 （5-1-3） 和 活塞杆固定槽面 （5-4-2） 贴合安装， 使活塞杆 （6） 与活塞机构 （5） 固结为一体。 9.根据权利要求1所述一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸， 其特征在于， 所 述向电极板 （4-2） 和电极板 （4-3） 分别通入两组超声波电信号， 并分别通过电极球头 （4-9） 和电极球头 （4-10） 向压电伸缩片 （4-8） 传递电信号， 所有压电伸缩片 （4-8） 的伸缩 方向与丝杆 （4-1） 的轴线平行， 压电伸缩片 （4-8） 的控制方式包括同相驱动模式和异相驱动 模式； 所述同相驱动模式为向电极板 。

15、（4-2） 和电极板 （4-3） 通入相同特征参数的超声波电 信号， 使得相邻压电伸缩片 （4-8） 伸缩状态一致； 所述异相驱动模式为向电极板 （4-2） 和电 极板 （4-3） 通入不同特征参数的超声波电信号， 使得相邻压电伸缩片 （4-8） 存在驱动相位 差， 进而导致其伸缩状态产生交错变化。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110925267 A 3 基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸及其控制方法 技术领域 0001 本发明涉及一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸及其控制方法， 属于机 械定位机构技术领域。 背景技术 0002 气动技术是以压缩空气为动力， 进行传动和控制， 以。

16、实现生产的机械化和自动化 的重要技术。 其特点是气压传动速度快、 元件结构简单、 维护方便、 使用安全、 成本低廉、 便 于集中供气。 特别是它工作时没有污染， 使用时能带来很大社会经济效益， 已应用于工业生 产的许多部门以及医疗器械等各行业中。 0003 气缸作为气动技术中主要执行元件之一， 将压缩空气的能量转化为机械能， 实现 直线往复运动。 其中锁紧气缸是气缸的一种， 可通过机械结构实现气缸行程内任意位置的 定位， 多用于运动途中的停止、 异常事故的紧急停止和防止下落等环境， 以确保安全。 当前 已有的锁紧气缸如： 一种弹簧自动锁紧气缸 （专利号为： CNA3836022A） ， 该装置。

17、能够使得气 缸活塞杆伸入到一定直径的内壁后实现自动锁紧的功能； 用于插板门锁紧气缸的范围限位 开关 （专利号为： CNA3132848A） ， 可实现对插板门的开关控制； 钻排锁紧气缸 （专利号为： CN203374555U） ， 克服了原有钻排以数个螺钉锁紧， 旋转钻排之前必须先松开螺钉， 旋转后 再锁紧螺钉， 花费的时间较多的缺点， 仅以气缸单独锁紧控制， 操作方便， 节省时间。 0004 当前锁紧气缸虽然可实现行程内任意位置锁紧定位， 但由于定位精度低， 无法应 用于高精度定位要求的场合， 并且由于锁紧结构装配复杂， 加工难度大， 导致气缸密封性下 降， 从而使得气动技术领域受到限制。 。

18、发明内容 0005 为解决当前直线定位气缸定位精度低、 结构装配复杂、 加工成本高等技术问题， 本 发明公开了一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸及其控制方法。 0006 本发明所采用的技术方案： 为达到上述目的， 本发明提供一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸， 该直线 定位气缸由端盖 、 缸筒、 端盖、 丝杠锁紧机构、 活塞机构和活塞杆组成， 其中， 所述缸筒两 端分别与端盖 和端盖紧固连接， 所述丝杠锁紧机构安装在端盖上， 并穿过活塞机构后 与活塞杆采用螺纹连接， 将活塞机构和活塞杆进行锁紧， 所述活塞机构安装于缸筒内， 随气 体变换输入在缸筒内轴向滑动， 并与活塞杆固定连接， 。

19、所述活塞杆端盖 轴孔配合。 0007 所述端盖 设有活塞杆运动孔、 导气孔 和缸筒安装凸台 ， 所述活塞杆运动孔内穿 过活塞杆， 所述导气孔 用于输送高压气体， 所述缸筒安装凸台 与缸筒采用过盈配合进行 紧固连接。 0008 所述缸筒设有缸筒前端孔和缸筒后端孔， 所述缸筒前端孔与缸筒安装凸台 采用 过盈配合进行紧固连接， 所述缸筒后端孔与端盖采用过盈配合进行紧固连接。 0009 所述端盖设有丝杠锁紧机构安装螺纹孔、 轴承安装孔、 丝杠锁紧机构安装面、 缸 说明书 1/5 页 4 CN 110925267 A 4 筒安装凸台和导气孔， 所述丝杠锁紧机构安装螺纹孔、 轴承安装孔和丝杠锁紧机构安 装。

20、面与丝杠锁紧机构配合安装， 所述缸筒安装凸台与缸筒后端孔采用过盈配合进行紧固 连接， 所述导气孔用于高压气体的输送。 0010 所述丝杠锁紧机构包括丝杆、 电极板 、 电极板、 限位轴套安装螺栓、 限位轴套、 轴承、 固定螺母、 压电伸缩片、 电极球头 和电极球头， 所述电极板 、 电极板并列焊接安 装在限位轴套之上， 所述限位轴套安装螺栓与丝杠锁紧机构安装螺纹孔采用螺纹连接， 将 限位轴套与端盖进行紧固连接， 所述轴承与丝杆过盈配合并置于轴承安装孔内， 所述固 定螺母与丝杆螺纹连接， 将轴承和丝杆进行紧固连接， 压电伸缩片粘贴于丝杆之上， 所述电 极球头 和电极球头均布交叉粘贴于压电伸缩片上。

21、并与电极板和电极板 接触。 0011 所述丝杆设有丝杆螺纹轴、 压电伸缩片安装面、 轴承安装轴和固定螺纹轴， 所述丝 杆螺纹轴的螺纹升角小于当量摩擦角， 所述电极板 设有电极槽 、 电极板 外轴和电极板 后端面， 所述电极板设有电极板前端面、 电极板外轴和电极槽， 所述限位轴套设有 电极板安装孔、 轴套安装孔、 轴套限位面和轴承限位面， 所述电极板 外轴和电极板外轴 并列焊接安装在电极板安装孔内， 所述限位轴套安装螺栓穿过轴套安装孔与丝杠锁紧机构 安装螺纹孔螺纹连接， 用于固定安装限位轴套， 所述轴承穿过轴承安装轴并置于轴承安装 孔内， 所述轴承限位面与轴承贴合， 用于轴承的轴向限位， 所述固。

22、定螺母与固定螺纹轴螺纹 连接， 用于紧固连接轴承和丝杆， 每个压电伸缩片安装面上粘贴有一个压电伸缩片， 且压电 伸缩片安装面两两相对均布于丝杆上， 所述电极球头 和电极球头均布交叉粘贴于压电 伸缩片上， 并分别与电极槽和电极槽 接触其中， 压电伸缩片安装面总个数为m， 压电伸缩 片总个数为n， 电极球头 和电极球头个数均为s， 且m=n=2s， 所述丝杆螺纹轴与活塞机构 螺纹连接， 并插入活塞杆内， 所述电极板 后端面与电极板前端面贴合， 所述轴套限位面 与丝杠锁紧机构安装面贴合。 0012 所述活塞机构包括活塞杆限位板、 限位板螺栓、 密封圈和活塞， 所述限位板螺栓将 活塞杆限位板固定于活塞。

23、之上， 所述密封圈安装于活塞之上， 所述活塞杆限位板设有活塞 杆通孔、 限位板安装孔和限位板后端面， 所述活塞设有活塞前端面、 活塞杆固定槽面、 限位 板安装螺纹孔、 密封圈槽和活塞内螺纹孔， 所述限位板螺栓穿过限位板安装孔与限位板安 装螺纹孔螺纹连接， 所述密封圈置于密封圈槽内， 所述活塞杆通孔内穿过活塞杆， 所述限位 板后端面分别与活塞前端面和活塞杆贴合， 所述活塞杆固定槽面与活塞杆接触配合， 所述 活塞内螺纹孔与丝杆螺纹轴螺纹连接。 0013 所述活塞杆设有运动轴、 活塞杆盲孔、 活塞杆前端面和活塞杆后端面， 所述运动轴 穿过活塞杆运动孔， 所述活塞杆盲孔内插入丝杆螺纹轴， 所述活塞杆前。

24、端面和活塞杆后端 面分别与限位板后端面和活塞杆固定槽面贴合安装， 使活塞杆与活塞机构固结为一体。 0014 向电极板 和电极板分别通入两组超声波电信号， 并分别通过电极球头 和电极 球头向压电伸缩片传递电信号， 所有压电伸缩片的伸缩方向与丝杆的轴线平行， 压电伸 缩片的控制方式包括同相驱动模式和异相驱动模式； 所述同相驱动模式为向电极板 和电极板通入相同特征参数的超声波电信号， 使得 相邻压电伸缩片伸缩状态一致； 所述异相驱动模式为向电极板 和电极板通入不同特征 参数的超声波电信号， 使得相邻压电伸缩片存在驱动相位差， 进而导致其伸缩状态产生交 错变化。 说明书 2/5 页 5 CN 1109。

25、25267 A 5 0015 本发明的有益效果： 本发明利用丝杠锁紧机构与活塞的螺纹自锁， 以实现活塞杆在任意位置的精确锁紧定 位， 并通过压电伸缩片在两组超声波作用下的减摩效应， 实现活塞杆的伸缩运动， 其定位精 度高， 结构装配简单， 并且在不改变现有气缸基本装配结构的基础上， 采用内置式丝杠作为 锁紧机构， 将其装配于气缸缸筒内部， 既继承了现有直线气缸基本结构具有的所有良好特 性， 又解决了现有锁紧气缸复杂结构导致的密封性下降、 生产难度大等问题， 可进一步保证 良好的气缸密封性并降低加工成本， 在半导体加工、 自动测量及控制、 机器人驱动等技术领 域中具有良好的工程应用价值。 附图说。

26、明 0016 图1是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的整体装配结构剖视图； 图2是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的前端盖结构剖视图； 图3是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的缸筒结构剖视图； 图4是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的后端盖结构剖视图； 图5是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的丝杠锁紧机构装配结构剖视 图； 图6是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的丝杆结构示意图； 图7是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的电极板 结构剖视图； 图8是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的电极板结构剖视图； 图9是一种基于丝杆锁紧式减摩驱。

27、动型直线定位气缸的限位轴套结构剖视图； 图10是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的活塞机构装配结构剖视图； 图11是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的活塞杆限位板结构剖视图； 图12是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的活塞结构剖视图； 图13是一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的活塞杆结构示意图。 具体实施方式 0017 具体实施方式一： 结合图1图13说明本实施方式， 本实施方式提供了一种基于丝 杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸的具体实施方式， 其具体实施方式表述如下： 所述一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气缸由端盖 1、 缸筒2、 端盖3、 丝杠锁 紧机构4。

28、、 活塞机构5和活塞杆6组成， 其中， 所述缸筒2两端分别与端盖 1和端盖3紧固连 接， 所述丝杠锁紧机构4安装在端盖3上， 并穿过活塞机构5后与活塞杆6采用螺纹连接， 将 活塞机构5和活塞杆6进行锁紧， 所述活塞机构5安装于缸筒2内， 随气体变换输入在缸筒2内 轴向滑动， 并与活塞杆6固定连接， 所述活塞杆6端盖 1轴孔配合， 随活塞机构5在缸筒2内轴 向滑动。 0018 所述端盖 1设有活塞杆运动孔1-1、 导气孔 1-2和缸筒安装凸台 1-3， 所述活塞杆 运动孔1-1内穿过活塞杆6， 所述导气孔 1-2用于输送高压气体， 所述缸筒安装凸台 1-3与 缸筒2采用过盈配合进行紧固连接。 0。

29、019 所述缸筒2设有缸筒前端孔2-1和缸筒后端孔2-2， 所述缸筒前端孔2-1与缸筒安装 凸台 1-3采用过盈配合进行紧固连接， 所述缸筒后端孔2-2与端盖3采用过盈配合进行紧 说明书 3/5 页 6 CN 110925267 A 6 固连接。 0020 所述端盖3设有丝杠锁紧机构安装螺纹孔3-1、 轴承安装孔3-2、 丝杠锁紧机构安 装面3-3、 缸筒安装凸台3-4和导气孔3-5， 所述丝杠锁紧机构安装螺纹孔3-1、 轴承安装 孔3-2和丝杠锁紧机构安装面3-3与丝杠锁紧机构4配合安装， 用于丝杠锁紧机构4的安装固 定， 所述缸筒安装凸台3-4与缸筒后端孔2-2采用过盈配合进行紧固连接， 。

30、所述导气孔 3-5用于高压气体的输送。 0021 所述丝杠锁紧机构4包括丝杆4-1、 电极板 4-2、 电极板4-3、 限位轴套安装螺栓 4-4、 限位轴套4-5、 轴承4-6、 固定螺母4-7、 压电伸缩片4-8、 电极球头 4-9和电极球头4- 10， 所述电极板 4-2、 电极板4-3并列焊接安装在限位轴套4-5之上， 所述限位轴套安装螺 栓4-4与丝杠锁紧机构安装螺纹孔3-1采用螺纹连接， 将限位轴套4-5与端盖3进行紧固连 接， 所述轴承4-6与丝杆4-1过盈配合并置于轴承安装孔3-2内， 所述固定螺母4-7与丝杆4-1 螺纹连接， 将轴承4-6和丝杆4-1进行紧固连接， 压电伸缩片。

31、4-8粘贴于丝杆4-1之上， 所述电 极球头 4-9和电极球头4-10均布交叉粘贴于压电伸缩片4-8上并与电极板4-3和电极 板 4-2接触， 用于传递激励电信号。 0022 所述丝杆4-1设有丝杆螺纹轴4-1-1、 压电伸缩片安装面4-1-2、 轴承安装轴4-1-3 和固定螺纹轴4-1-4， 所述丝杆螺纹轴4-1-1的螺纹升角小于当量摩擦角， 本具体实施方式 中， 螺纹升角等于4度， 所述电极板 4-2设有电极槽 4-2-1、 电极板 外轴4-2-2和电极板 后 端面4-2-3， 所述电极板4-3设有电极板前端面4-3-1、 电极板外轴4-3-2和电极槽 4-3-3， 所述限位轴套4-5设有。

32、电极板安装孔4-5-1、 轴套安装孔4-5-2、 轴套限位面4-5-3和 轴承限位面4-5-4， 所述电极板 外轴4-2-2和电极板外轴4-3-2并列焊接安装在电极板安 装孔4-5-1内， 所述限位轴套安装螺栓4-4穿过轴套安装孔4-5-2与丝杠锁紧机构安装螺纹 孔3-1螺纹连接， 用于固定安装限位轴套4-5， 所述轴承4-6穿过轴承安装轴4-1-3并置于轴 承安装孔3-2内， 所述轴承限位面4-5-4与轴承4-6贴合， 用于轴承4-6的轴向限位， 所述固定 螺母4-7与固定螺纹轴4-1-4螺纹连接， 用于紧固连接轴承4-6和丝杆4-1， 每个压电伸缩片 安装面4-1-2上粘贴有一个压电伸缩片。

33、4-8， 且压电伸缩片安装面4-1-2两两相对均布于丝 杆4-1上， 所述电极球头 4-9和电极球头4-10均布交叉粘贴于压电伸缩片4-8上， 并分别 与电极槽4-3-3和电极槽 4-2-1接触， 用于传递激励电信号， 其中， 压电伸缩片安装面4- 1-2总个数为m， 本具体实施方式中， m=4， 压电伸缩片4-8总个数为n， 电极球头 4-9和电极球 头4-10个数均为s， 且m=n=2s， 所述丝杆螺纹轴4-1-1与活塞机构5螺纹连接， 并插入活塞 杆6内， 所述电极板 后端面4-2-3与电极板前端面4-3-1贴合， 所述轴套限位面4-5-3与丝 杠锁紧机构安装面3-3贴合， 用于限位轴套。

34、4-5的轴向限位。 0023 所述活塞机构5包括活塞杆限位板5-1、 限位板螺栓5-2、 密封圈5-3和活塞5-4， 所 述限位板螺栓5-2将活塞杆限位板5-1固定于活塞5-4之上， 所述密封圈5-3安装于活塞5-4 之上， 所述活塞杆限位板5-1设有活塞杆通孔5-1-1、 限位板安装孔5-1-2和限位板后端面5- 1-3， 所述活塞5-4设有活塞前端面5-4-1、 活塞杆固定槽面5-4-2、 限位板安装螺纹孔5-4-3、 密封圈槽5-4-4和活塞内螺纹孔5-4-5， 所述限位板螺栓5-2穿过限位板安装孔5-1-2与限位 板安装螺纹孔5-4-3螺纹连接， 所述密封圈5-3置于密封圈槽5-4-4。

35、内， 所述活塞杆通孔5-1- 1内穿过活塞杆6， 所述限位板后端面5-1-3分别与活塞前端面5-4-1和活塞杆6贴合， 用于固 定限位活塞杆6， 所述活塞杆固定槽面5-4-2与活塞杆6接触配合， 用于活塞杆6的轴向限位， 说明书 4/5 页 7 CN 110925267 A 7 所述活塞内螺纹孔5-4-5与丝杆螺纹轴4-1-1螺纹连接， 用于实现丝杠锁紧机构4的锁紧功 能。 0024 所述活塞杆6设有运动轴6-1、 活塞杆盲孔6-2、 活塞杆前端面6-3和活塞杆后端面 6-4， 所述运动轴6-1穿过活塞杆运动孔1-1， 以便于活塞杆6的伸缩运动， 所述活塞杆盲孔6- 2内插入丝杆螺纹轴4-1-。

36、1， 以防止活塞杆6与丝杆4-1干涉， 所述活塞杆前端面6-3和活塞杆 后端面6-4分别与限位板后端面5-1-3和活塞杆固定槽面5-4-2贴合安装， 用于活塞杆6的轴 向固定限位， 使活塞杆6与活塞机构5固结为一体。 0025 具体实施方式二： 本实施方式提供了一种基于丝杆锁紧式减摩驱动型直线定位气 缸控制方法的具体实施方式， 其具体实施方式表述如下： 向电极板 4-2和电极板4-3分别通入两组超声波电信号， 并分别通过电极球头 4-9 和电极球头4-10向压电伸缩片4-8传递电信号， 所有压电伸缩片4-8 的伸缩方向与丝杆 4-1的轴线平行， 压电伸缩片4-8的控制方式包括同相驱动模式和异相。

37、驱动模式； 所述同相驱动模式为向电极板 4-2和电极板4-3通入相同特征参数的超声波电信 号， 使得相邻压电伸缩片4-8伸缩状态一致； 所述异相驱动模式为向电极板 4-2和电极板 4-3通入不同特征参数的超声波电信号， 使得相邻压电伸缩片4-8存在驱动相位差， 进而导 致其伸缩状态产生交错变化。 0026 工作原理： 初始状态， 由于丝杠的丝杆螺纹轴与活塞的活塞内螺纹孔的螺纹连接产生的螺纹自 锁， 使得活塞与活塞杆在气缸内静止； 正向工作状态， 从端盖的导气孔处持续充入高压气体， 使活塞两侧产生气压差， 同 时向丝杠锁紧机构通入超声波电信号， 使丝杆与活塞达到共振条件， 丝杠的丝杆螺纹轴与 活。

38、塞的活塞内螺纹孔间的摩擦系数降低， 产生超声减摩效应， 从而使得螺纹副连接解锁， 此 时活塞受到轴向输出力作用， 带动活塞杆伸出气缸， 此时由于丝杠与活塞螺纹连接， 使得丝 杆产生旋转运动， 而丝杆通过轴承以实现在电极板 和电极板内的低摩擦转动， 以实现丝 杆旋转运动的释放； 当活塞杆到达指定位置时， 超声波电信号及高压气体均同时暂停输入， 丝杠的丝杆螺纹轴与活塞的活塞内螺纹孔间的摩擦系数达到自锁条件， 气缸恢复自锁， 使 活塞杆实现快速停止运动输出， 从而实现气缸正向的精确定位输出； 反向工作状态， 气缸反向输出与气缸正向输出过程类似， 由端盖 的导气孔 持续充入 高压气体， 使活塞两侧气压。

39、出现压差， 同时通入超声波电信号， 使丝杠与活塞间实现减摩效 应， 从而推动活塞杆反向运动， 当活塞杆到达指定位置时， 超声波电信号及高压气体均同时 暂停输入， 丝杠的丝杆螺纹轴与活塞的活塞内螺纹孔间的摩擦系数达到自锁条件， 气缸恢 复自锁， 使活塞杆实现快速停止运动输出， 从而实现气缸反向的精确定位输出。 说明书 5/5 页 8 CN 110925267 A 8 图1 图2 图3 说明书附图 1/5 页 9 CN 110925267 A 9 图4 图5 图6 说明书附图 2/5 页 10 CN 110925267 A 10 图7 图8 图9 说明书附图 3/5 页 11 CN 110925267 A 11 图10 图11 图12 说明书附图 4/5 页 12 CN 110925267 A 12 图13 说明书附图 5/5 页 13 CN 110925267 A 13 。