一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置制造方法
【專利摘要】一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置，包括輸出氣缸和跟隨裝置；跟隨裝置包括滑塊、直線導(dǎo)軌、電機(jī)、滾珠絲杠、激光位移傳感器；滑塊套裝在直線導(dǎo)軌上，電機(jī)連接滾珠絲杠，輸出氣缸包括活塞、活塞桿、缸筒、端蓋、缸筒蓋、進(jìn)氣套，缸筒下安裝連接板，連接板與滑塊固接，滾珠絲杠通過螺母座連接連接板，活塞桿連接活塞，活塞套裝在缸筒內(nèi)，缸筒兩端分別套裝端蓋和缸筒蓋，活塞桿穿過缸筒蓋，進(jìn)氣套包含第一進(jìn)氣套和第二進(jìn)氣套，第一進(jìn)氣套套裝在缸筒上，第二進(jìn)氣套套裝在缸筒蓋上，激光位移傳感器安裝在恒力輸出氣缸上。本實(shí)用新型利用恒力輸出氣缸輸出恒力，利用跟隨裝置控制輸出氣缸實(shí)現(xiàn)長距離運(yùn)動(dòng)，無氣管擾動(dòng)影響、穩(wěn)定性好、恒力輸出精度高。
【專利說明】一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及恒力輸出裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)其不同的應(yīng)用環(huán)境及應(yīng)用要求，恒力輸出有多種結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。動(dòng)態(tài)恒力輸出是指將一個(gè)恒定的力值加載在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)工件上。
[0003]通過砝碼與目標(biāo)工件吊掛是最為簡單和常用的施加恒力的方法，由于砝碼質(zhì)量恒定，所以作用在目標(biāo)工件上的力保持不變，但是當(dāng)目標(biāo)工件做加速或減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，砝碼會(huì)因自身慣性力的影響而產(chǎn)生一個(gè)作用在目標(biāo)工件上的附加力，且砝碼質(zhì)量越大影響越大，因此這種方法只適用于目標(biāo)工件低速或勻速運(yùn)動(dòng)的場合。力矩電機(jī)、液壓氣缸等也常被應(yīng)用于恒力輸出領(lǐng)域。如專利申請?zhí)枮?01120495617.7的“恒力輸出的液壓裝置”就公布了一種通過PLC控制器、電磁比例閥、壓力傳感器輸出精確力值的液壓裝置，但是此裝置中壓力傳感器安裝在液壓裝置的輸出端，壓力傳感器處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此會(huì)影響測量值的精確度。氣浮無摩擦氣缸在實(shí)現(xiàn)超精密恒力輸出控制、微壓動(dòng)作控制中得到廣泛應(yīng)用；活塞與缸筒間通過氣體潤滑不存在摩擦力，因此作用在活塞上的力與活塞的橫截面積和缸筒內(nèi)的氣壓大小有關(guān)；但是氣體的響應(yīng)速度慢，缸筒內(nèi)活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的體積變化會(huì)導(dǎo)致氣壓瞬變，引起輸出恒力的波動(dòng)，因此，氣浮無摩擦氣缸一般用來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作輸出，恒壓控制比較困難，難以保證輸出力值的恒定，再者活塞與活塞壁間的氣隙要求為微米級，加工精度要求非常高，受加工條件和加工精度的限制，超長行程的活塞難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有恒力輸出裝置中輸出力值難以保持恒定、傳感器測量不夠精準(zhǔn)、恒力輸出精度不高、無法實(shí)現(xiàn)長距離恒力輸出等問題，本實(shí)用新型提供一種穩(wěn)定性好的、恒力輸出精度高的、帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置，包括輸出氣缸和跟隨裝置；
[0007]所述跟隨裝置包括滑塊、直線導(dǎo)軌、電機(jī)、滾珠絲杠；所述滑塊套裝在直線導(dǎo)軌上，所述直線導(dǎo)軌兩端通過支座支撐，所述電機(jī)安裝在支座上且連接滾珠絲杠。
[0008]所述輸出氣缸包括活塞、活塞桿、缸筒、端蓋、缸筒蓋、進(jìn)氣套，所述所述缸筒下安裝連接板，所述連接板與滑塊固接，所述滾珠絲杠通過螺母座連接連接板。
[0009]所述活塞桿連接活塞，所述活塞套裝在缸筒內(nèi)且和缸筒壁間存有極小間隙，所述缸筒兩端分別套裝端蓋和缸筒蓋，所述活塞桿穿過缸筒蓋且和缸筒蓋內(nèi)壁間存有極小間隙；
[0010]所述進(jìn)氣套包含第一進(jìn)氣套和第二進(jìn)氣套。所述第一進(jìn)氣套套裝在缸筒上，所述第二進(jìn)氣套套裝在缸筒蓋上。
[0011]所述第一進(jìn)氣套和缸筒間留有間隙形成第一儲(chǔ)氣腔，所述第一進(jìn)氣套上設(shè)有第一進(jìn)氣口，所述第一進(jìn)氣口與第一儲(chǔ)氣腔相通。所述第二進(jìn)氣套和缸筒蓋間留有間隙形成第二儲(chǔ)氣腔，所述第二進(jìn)氣套上設(shè)有第二進(jìn)氣口，所述第二進(jìn)氣口與第二儲(chǔ)氣腔相通。
[0012]所述缸筒沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔，所述第一徑向節(jié)流孔與第一儲(chǔ)氣腔相通，所述第一徑向節(jié)流孔沿軸向方向至少有兩組，所述第一徑向節(jié)流孔內(nèi)安裝節(jié)流塞。
[0013]所述缸筒蓋上沿圓周均布第二徑向節(jié)流孔，所述第二徑向節(jié)流孔與第二儲(chǔ)氣腔相通，所述第二徑向節(jié)流孔沿軸向方向至少有兩組，所述第二徑向節(jié)流孔內(nèi)安裝節(jié)流塞。
[0014]所述活塞上設(shè)有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包含活塞中心的軸向盲孔、活塞外圓柱面上的第一凹槽、第一凹槽內(nèi)的第一徑向通孔；所述第一徑向通孔與軸向盲孔相通，所述第一凹槽至少有兩組且位于活塞的兩端。
[0015]所述活塞桿中心開有軸向通孔形成卸氣孔，所述卸氣孔與活塞中心的軸向盲孔相通。
[0016]所述缸筒蓋上設(shè)有第二卸壓槽，所述第二卸壓槽包含缸筒蓋內(nèi)壁上的第二凹槽、第二凹槽內(nèi)的第二徑向通孔；所述第二徑向通孔與外界大氣相通。
[0017]所述端蓋上設(shè)有進(jìn)氣孔，所述缸筒蓋上設(shè)有出氣孔；所述進(jìn)氣孔通過氣管連接氣壓傳感器和大儲(chǔ)氣罐，所述大儲(chǔ)氣罐內(nèi)儲(chǔ)存恒壓氣體。
[0018]所述端蓋與缸筒之間、缸筒與第一進(jìn)氣套之間、缸筒蓋與缸筒之間、缸筒蓋與第二進(jìn)氣套之間均采用O型圈密封。
[0019]所述一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置還包括激光位移傳感器和反光板，所述激光位移傳感器安裝在恒力輸出氣缸的缸筒蓋上，所述反光板套裝在活塞桿上，所述激光位移傳感器可測量出活塞桿的位移。
[0020]本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路表現(xiàn)在:
[0021]為了實(shí)現(xiàn)長距離的恒力輸出，本實(shí)用新型利用恒力輸出氣缸來輸出恒力，利用跟隨裝置控制輸出氣缸實(shí)現(xiàn)長距離運(yùn)動(dòng)。
[0022]恒力輸出氣缸通過氣膜潤滑，活塞與缸筒壁間不存在摩擦，因此只要通過比例閥和儲(chǔ)氣罐控制通入缸筒內(nèi)腔的氣壓保持恒定，則活塞桿上輸出的力值保持恒定。
[0023]恒力輸出氣缸的行程有限，因此通過連接板連接跟隨裝置；跟隨裝置由直線導(dǎo)軌、滑塊、滾珠絲杠等組成，缸筒通過連接板和滑塊固定，滾珠絲杠通過螺母座連接連接板，通過電機(jī)和滾珠絲杠可控制缸筒移動(dòng)。恒力輸出氣缸的缸筒蓋上安裝有激光位移傳感器，激光位移傳感器可測量出活塞桿的位移，然后通過跟隨裝置控制缸筒運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的距離，使活塞桿始終位于其有效行程內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)長距離的恒力輸出。
[0024]進(jìn)氣孔通過氣管與大儲(chǔ)氣罐連接，大儲(chǔ)氣罐內(nèi)儲(chǔ)存恒壓氣體，相當(dāng)于增大了缸筒進(jìn)氣腔的容積，活塞運(yùn)動(dòng)引起的容積變化對氣壓突變的影響較小，另一方面，減小了活塞運(yùn)動(dòng)弓I起缸筒腔體體積變化對氣壓產(chǎn)生的影響，進(jìn)一步提高了恒力輸出的精度。
[0025]缸筒和缸筒蓋上分別設(shè)有徑向節(jié)流孔，徑向節(jié)流孔外套有進(jìn)氣套，高壓氣體從進(jìn)氣套上的進(jìn)氣口進(jìn)入，通過徑向節(jié)流孔在活塞與缸筒之間、活塞桿與缸筒蓋之間形成氣膜，為活塞提供支撐和潤滑；活塞不受進(jìn)氣管路的影響，進(jìn)氣方式簡單，穩(wěn)定性好。
[0026]活塞和缸筒蓋上均設(shè)有卸壓槽，卸壓槽與外界大氣相通，在氣膜形成的間隙內(nèi)形成常壓區(qū)，使間隙內(nèi)存在壓力梯度，促進(jìn)穩(wěn)定氣膜的形成，承載能力好；缸筒上的徑向節(jié)流孔位于缸筒的中部位置，活塞有一定的長度，在活塞移動(dòng)過程中，可保證缸筒上的徑向節(jié)流孔始終在其運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)。
[0027]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在:無氣管擾動(dòng)影響、穩(wěn)定性好、恒力輸出精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置示意圖【具體實(shí)施方式】
[0029]結(jié)合圖1，一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置，包括輸出氣缸和跟隨裝置；跟隨裝置包括滑塊、兩根直線導(dǎo)軌24、電機(jī)29、滾珠絲杠25 ;滑塊有兩個(gè)且分別套裝在直線導(dǎo)軌24上，直線導(dǎo)軌24兩端通過支座28支撐，電機(jī)29安裝在支座28上且連接滾珠絲杠25。
[0030]輸出氣缸包括活塞5、活塞桿17、缸筒4、端蓋1、缸筒蓋12、進(jìn)氣套，缸筒4下安裝連接板27，所述連接板27與兩個(gè)滑塊固接，滾珠絲杠25通過螺母座26連接連接板27。
[0031]活塞5套裝在缸筒4內(nèi)且和缸筒壁間存有極小間隙，缸筒4兩端分別套裝端蓋I和缸筒蓋12，活塞桿17連接活塞5，活塞桿17穿過缸筒蓋12且和缸筒蓋內(nèi)壁間存有極小間隙；端蓋I上設(shè)有進(jìn)氣孔2，缸筒蓋12上設(shè)有出氣孔11 ;進(jìn)氣孔2通過氣管連接氣壓傳感器和大儲(chǔ)氣罐，大儲(chǔ)氣罐內(nèi)儲(chǔ)存恒壓氣體。
[0032]進(jìn)氣套包含第一進(jìn)氣套7和第二進(jìn)氣套14，第一進(jìn)氣套7套裝在缸筒4上，第二進(jìn)氣套14套裝在缸筒蓋12上，第一進(jìn)氣套7和缸筒4間留有間隙形成第一儲(chǔ)氣腔22，第二進(jìn)氣套和缸筒蓋間留有間隙形成第二儲(chǔ)氣腔20，第一進(jìn)氣套7上設(shè)有第一進(jìn)氣口 8，第一進(jìn)氣口 8與第一儲(chǔ)氣腔相通22，第二進(jìn)氣套14上設(shè)有第二進(jìn)氣口 16，第二進(jìn)氣口 16與第二儲(chǔ)氣腔20相通。
[0033]缸筒4沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔9，第一徑向節(jié)流孔9沿軸向方向有兩組，第一徑向節(jié)流孔9與第一儲(chǔ)氣腔22相通；缸筒蓋12沿圓周均布第二徑向節(jié)流孔15，第二徑向節(jié)流孔15沿軸向方向有兩組，第二徑向節(jié)流孔15與第二儲(chǔ)氣腔20相通；第一徑向節(jié)流孔9和第二徑向節(jié)流孔15內(nèi)均安裝有節(jié)流塞。
[0034]活塞上設(shè)有第一卸壓槽，第一卸壓槽包含活塞中心的軸向盲孔23、活塞外圓柱面上的第一凹槽10、第一凹槽10內(nèi)的第一徑向通孔6 ;第一徑向通孔6與軸向盲孔23相通，第一凹槽10有兩組且位于活塞的兩端；活塞桿17中心開有軸向通孔形成卸氣孔18，卸氣孔18與活塞中心的軸向盲孔23相通；缸筒蓋12上設(shè)有第二卸壓槽，第二卸壓槽包含活塞蓋內(nèi)圓面上的第二凹槽21、第二凹槽內(nèi)的第二徑向通孔13 ;第二徑向通孔13與外界大氣相通。
[0035]端蓋I與缸筒4之間、缸筒4與第一進(jìn)氣套7之間、缸筒蓋12與缸筒4之間、缸筒蓋12與第二進(jìn)氣套14之間均采用O型圈3密封。
[0036]一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置還包括激光位移傳感器30和反光板31，激光位移傳感器30安裝在恒力輸出氣缸的缸筒蓋12上，反光板31套裝在活塞桿17上，激光位移傳感器30可測量出活塞桿17的位移。
【權(quán)利要求】
1.一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置，包括輸出氣缸和跟隨裝置；所述跟隨裝置包括滑塊、直線導(dǎo)軌、電機(jī)、滾珠絲杠；所述滑塊套裝在直線導(dǎo)軌上，所述直線導(dǎo)軌兩端通過支座支撐，所述電機(jī)安裝在支座上且連接滾珠絲杠； 所述輸出氣缸包括活塞、活塞桿、缸筒、端蓋、缸筒蓋、進(jìn)氣套，所述所述缸筒下安裝連接板，所述連接板與滑塊固接，所述滾珠絲杠通過螺母座連接連接板； 所述活塞桿連接活塞，所述活塞套裝在缸筒內(nèi)且和缸筒壁間存有極小間隙，所述缸筒兩端分別套裝端蓋和缸筒蓋，所述活塞桿穿過缸筒蓋且和缸筒蓋內(nèi)壁間存有極小間隙；所述進(jìn)氣套包含第一進(jìn)氣套和第二進(jìn)氣套；所述第一進(jìn)氣套套裝在缸筒上，所述第二進(jìn)氣套套裝在缸筒蓋上；所述第一進(jìn)氣套和缸筒間留有間隙形成第一儲(chǔ)氣腔，所述第一進(jìn)氣套上設(shè)有第一進(jìn)氣口，所述第一進(jìn)氣口與第一儲(chǔ)氣腔相通；所述第二進(jìn)氣套和缸筒蓋間留有間隙形成第二儲(chǔ)氣腔，所述第二進(jìn)氣套上設(shè)有第二進(jìn)氣口，所述第二進(jìn)氣口與第二儲(chǔ)氣腔相通； 所述缸筒沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔，所述第一徑向節(jié)流孔與第一儲(chǔ)氣腔相通，所述第一徑向節(jié)流孔沿軸向方向至少有兩組，所述第一徑向節(jié)流孔內(nèi)安裝節(jié)流塞； 所述缸筒蓋上沿圓周均布第二徑向節(jié)流孔，所述第二徑向節(jié)流孔與第二儲(chǔ)氣腔相通，所述第二徑向節(jié)流孔沿軸向方向至少有兩組，所述第二徑向節(jié)流孔內(nèi)安裝節(jié)流塞； 所述活塞上設(shè)有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包含活塞中心的軸向盲孔、活塞外圓柱面上的第一凹槽、第一凹槽內(nèi)的第一徑向通孔；所述第一徑向通孔與軸向盲孔相通，所述第一凹槽至少有兩組且位于活塞的兩端； 所述活塞桿中心開有軸向通孔形成卸氣孔，所述卸氣孔與活塞中心的軸向盲孔相通；所述缸筒蓋上設(shè)有第二卸壓槽，所述第二卸壓槽包含缸筒蓋內(nèi)壁上的第二凹槽、第二凹槽內(nèi)的第二徑向通孔；所述第二徑向通孔與外界大氣相通； 所述端蓋上設(shè)有進(jìn)氣孔，所述缸筒蓋上設(shè)有出氣孔；所述進(jìn)氣孔通過氣管連接氣壓傳感器和大儲(chǔ)氣罐，所述大儲(chǔ)氣罐內(nèi)儲(chǔ)存恒壓氣體； 所述一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置還包括激光位移傳感器和反光板，所述激光位移傳感器安裝在恒力輸出氣缸的缸筒蓋上，所述反光板套裝在活塞桿上，所述激光位移傳感器可測量出活塞桿的位移。
【文檔編號】F15B15/20GK203627431SQ201320647706
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】孫建輝, 柴馮馮 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)