一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置，包括輸出氣缸、補償氣缸、儲氣罐；所述輸出氣缸包括缸筒、長活塞，所述補償氣缸包括連桿活塞、補償筒，所述缸筒和補償筒分別套裝在儲氣罐內，所述儲氣罐和缸筒、補償筒間形成儲氣腔，所述儲氣腔分為相互獨立的上儲氣腔和下儲氣腔，所述缸筒的內腔、補償筒的內腔與下儲氣腔連通；所述長活塞套裝在缸筒內且與缸筒間存在極小間隙，所述連桿活塞套裝在補償筒內；所述一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置還包括滾珠絲杠、電機、激光位移傳感器、反光板；本實用新型增加了補償氣缸和儲氣罐，通過體積補償和氣壓控制，可實現(xiàn)精確的、高速的恒力輸出。
【專利說明】 一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及恒力輸出裝置。
【背景技術】
[0002]根據(jù)其不同的應用環(huán)境及應用要求，恒力輸出有多種結構和實現(xiàn)方法。動態(tài)恒力輸出是指將一個恒定的力值加載在動態(tài)運動的目標工件上。
[0003]通過砝碼與目標工件吊掛是最為簡單和常用的施加恒力的方法，由于砝碼質量恒定，所以作用在目標工件上的力保持不變，但是當目標工件做加速或減速運動時，砝碼會因自身慣性力的影響而產(chǎn)生一個作用在目標工件上的附加力，且砝碼質量越大影響越大，因此這種方法只適用于目標工件低速或勻速運動的場合。力矩電機、液壓氣缸等也常被應用于恒力輸出領域。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，壓力傳感器處于運動狀態(tài)，因此會影響測量值的精確度。氣浮無摩擦氣缸在實現(xiàn)超精密恒力輸出控制、微壓動作控制中得到廣泛應用；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的氣壓大小有關；專利申請?zhí)枮?01110072339.9的“帶有氣浮軸承的無摩擦氣缸”公布了一種氣浮無摩擦氣缸，由于其活塞桿上連接進氣管道，會對輸出的力值產(chǎn)生影響；再者氣體的響應速度慢，缸筒內活塞運動產(chǎn)生的體積變化會導致氣壓瞬變，引起輸出恒力的波動，因此，氣浮無摩擦氣缸一般用來實現(xiàn)動作輸出，恒壓控制比較困難，難以保證輸出力值的恒定。

【發(fā)明內容】

[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、恒力輸出精度不高等問題，本實用新型提供一種帶體積補償、輸出力值精確、穩(wěn)定性好的無摩擦恒力輸出氣浮裝置。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置，包括輸出氣缸、補償氣缸、儲氣罐。所述輸出氣缸包括缸筒、長活塞，所述補償氣缸包括連桿活塞、補償筒。
[0007]所述缸筒和補償筒分別套裝在儲氣罐內，所述儲氣罐和缸筒、補償筒間形成儲氣腔，所述儲氣腔分為相互獨立的上儲氣腔和下儲氣腔，所述缸筒的內腔、補償筒的內腔與下儲氣腔連通；所述長活塞套裝在缸筒內且與缸筒間存在極小間隙，所述連桿活塞套裝在補償筒內；所述一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置還包括滾珠絲杠、電機、激光位移傳感器、反光板；所述滾珠絲杠安裝在儲氣罐外，所述連桿活塞通過連接座與滾珠絲杠連接，所述電機連接滾珠絲杠，所述反光板安裝在長活塞上，所述激光位移傳感器固定在儲氣罐外且和反光板位置相對。
[0008]所述儲氣罐上設有第一進氣孔和第二進氣孔，所述第一進氣孔與第一儲氣腔相通，所述第二進氣孔與第二儲氣腔相通。所述第一進氣孔和第二進氣孔分別通過氣管與比例閥連接。
[0009]所述長活塞中心開有進氣通孔和卸氣通孔，所述進氣通孔和卸氣通孔間通過密封塞隔離，所述進氣通孔與下儲氣腔相通。
[0010]所述長活塞上沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔，所述第一徑向節(jié)流孔與進氣通孔相通，所述第一徑向節(jié)流孔沿軸向方向至少有兩組；所述缸筒上沿圓周均布第二徑向節(jié)流孔，所述第二徑向節(jié)流孔與上儲氣腔相通。所述第一徑向節(jié)流孔、第二徑向節(jié)流孔內均安裝有節(jié)流塞O
[0011]所述長活塞上設有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包含長活塞外圓柱面上的第一凹槽、第一凹槽內沿圓周均布的徑向盲孔以及與徑向盲孔相通的第一軸向孔；所述第一軸向孔一端通過卸氣通孔內的第二凹槽與卸氣通孔相通，所述第一軸向孔的另一端通過堵塊密封；所述第一凹槽至少有兩組且位于第一徑向節(jié)流孔的兩側；所述第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔之間相互隔離。
[0012]所述缸筒上設有第二卸壓槽，所述第二卸壓槽包含缸筒內圓柱面上的第三凹槽、與第三凹槽相通的第二軸向孔，所述第二軸向孔另一端與儲氣罐外的大氣相通；所述第三凹槽位于第二徑向節(jié)流孔的下方，所述第二卸壓槽與第二徑向節(jié)流孔之間相互隔離。
[0013]本實用新型的設計思路是:由于活塞橫截面積一定，所以只要保證進入到缸筒內腔的氣體壓力恒定，則可保證輸出的力值恒定。但是活塞移動引起腔體容積變化，氣體補償存在一定的滯后性，從而引起氣壓瞬變，導致輸出力波動。因此，本實用新型增加了補償氣缸和儲氣罐，儲氣罐和缸筒、補償筒間形成第一儲氣腔和第二儲氣腔，將輸出氣缸的進氣腔和補償氣缸的進氣腔通過第二儲氣腔連通，通過激光位移傳感器測量輸出氣缸內長活塞的位移，然后通過滾珠絲杠控制補償氣缸內連桿活塞移動相應的位移，保證第二儲氣腔內容積保持不變，避免了因長活塞運動而引起的壓力波動。通過體積補償和氣壓控制，可實現(xiàn)精確的、高速的恒力輸出。
[0014]第一儲氣腔為缸筒上的第二徑向節(jié)流孔供氣，保證缸筒與長活塞間形成穩(wěn)定的氣膜；長活塞為一個圓柱體，位于缸筒外的一端為輸出端，位于缸筒內的一端上有第一徑向節(jié)流孔，缸筒進氣腔內的氣體通過第一徑向節(jié)流孔在活塞與缸筒間形成氣膜；兩處氣膜為活塞提供支撐和潤滑，結構及供氣方式簡單、承載能力好。
[0015]儲氣罐上設有兩個進氣孔進行單獨供氣，通過比例閥控制氣壓，使得兩個儲氣腔不相互影響，提高了恒力輸出的精度及穩(wěn)定性。
[0016]徑向節(jié)流孔附近均設有卸壓槽，卸壓槽與外界常壓相通，一方面防止缸筒內高壓氣體進入氣浮間隙對氣膜產(chǎn)生影響，起到密封作用，另一方面在間隙內形成常壓區(qū)，促進氣膜的形成。
[0017]本實用新型的優(yōu)點表現(xiàn)在:結構簡單、精度高、穩(wěn)定性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置示意圖
[0019]圖2是長活塞示意圖
[0020]圖3是缸筒示意圖【具體實施方式】
[0021]結合圖1?圖3，一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置，包括輸出氣缸、補償氣缸、儲氣罐8。所述輸出氣缸包括缸筒4、長活塞2,補償氣缸包括連桿活塞18、補償筒17。
[0022]缸筒4和補償筒17分別套裝在儲氣罐8內，儲氣罐8和缸筒4、補償筒17間形成儲氣腔，儲氣腔分為相互獨立的上儲氣腔7和下儲氣腔9，缸筒4的內腔、補償筒17的內腔與下儲氣腔9連通；長活塞2套裝在缸筒4內且與缸筒間存在極小間隙，連桿活塞18套裝在補償筒17內；一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置還包括滾珠絲杠20、電機21、激光位移傳感器15、反光板16 ;滾珠絲杠20安裝在儲氣罐8外，連桿活塞18通過連接座19與滾珠絲杠20連接，電機21連接滾珠絲杠20，反光板16安裝在長活塞2上，激光位移傳感器15固定在儲氣罐8外且和反光板16位置相對。
[0023]儲氣罐8上設有第一進氣孔5和第二進氣孔10，第一進氣孔5與第一儲氣腔7相通，第二進氣孔10與第二儲氣腔9相通。第一進氣孔5和第二進氣孔10分別通過氣管與比例閥6連接。
[0024]長活塞2中心開有進氣通孔24和卸氣通孔3，進氣通孔24和卸氣通孔3間通過密封塞12隔離，進氣通孔24與下儲氣腔9相通。
[0025]長活塞2上沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔11，第一徑向節(jié)流孔11與進氣通孔24相通，第一徑向節(jié)流孔11沿軸向方向有兩組；缸筒4上沿圓周均布第二徑向節(jié)流孔14，第二徑向節(jié)流孔14與上儲氣腔7相通。第一徑向節(jié)流孔11、第二徑向節(jié)流孔14內均安裝有節(jié)流塞。
[0026]長活塞2上設有第一卸壓槽，第一卸壓槽包含長活塞2外圓柱面上的第一凹槽23、第一凹槽23內沿圓周均布的徑向盲孔25以及與徑向盲孔25相通的第一軸向孔26 ;第一軸向孔26 —端通過卸氣通孔3內的第二凹槽13與卸氣通孔3相通，第一軸向孔26的另一端通過堵塊22密封；第一凹槽23至少有兩組且位于第一徑向節(jié)流孔11的兩側；第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔11之間相互隔離。
[0027]缸筒4上設有第二卸壓槽，第二卸壓槽包含缸筒4內圓柱面上的第三凹槽27、與第三凹槽27相通的第二軸向孔28，第二軸向孔28另一端與儲氣罐8外的大氣相通；第三凹槽27位于第二徑向節(jié)流孔14的下方，第二卸壓槽與第二徑向節(jié)流孔14之間相互隔離。
【權利要求】
1.一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置，其特征在于:包括輸出氣缸、補償氣缸、儲氣罐；所述輸出氣缸包括缸筒、長活塞；所述補償氣缸包括連桿活塞、補償筒； 所述缸筒和補償筒分別套裝在儲氣罐內，所述儲氣罐和缸筒、補償筒間形成儲氣腔，所述儲氣腔分為相互獨立的上儲氣腔和下儲氣腔，所述缸筒的內腔、補償筒的內腔與下儲氣腔連通；所述長活塞套裝在缸筒內且與缸筒間存在極小間隙，所述連桿活塞套裝在補償筒內；所述一種帶體積補償?shù)臒o摩擦恒力輸出氣浮裝置還包括滾珠絲杠、電機、激光位移傳感器、反光板；所述滾珠絲杠安裝在儲氣罐外，所述連桿活塞通過連接座與滾珠絲杠連接，所述電機連接滾珠絲杠，所述反光板安裝在長活塞上，所述激光位移傳感器固定在儲氣罐外且和反光板位置相對； 所述儲氣罐上設有第一進氣孔和第二進氣孔，所述第一進氣孔與第一儲氣腔相通，所述第二進氣孔與第二儲氣腔相通；所述第一進氣孔和第二進氣孔分別通過氣管與比例閥連接; 所述長活塞中心開有進氣通孔和卸氣通孔，所述進氣通孔和卸氣通孔間通過密封塞隔離，所述進氣通孔與下儲氣腔相通； 所述長活塞上沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔，所述第一徑向節(jié)流孔與進氣通孔相通，所述第一徑向節(jié)流孔沿軸向方向至少有兩組；所述缸筒上沿圓周均布第二徑向節(jié)流孔，所述第二徑向節(jié)流孔與上儲氣腔相通，所述第一徑向節(jié)流孔、第二徑向節(jié)流孔內均安裝有節(jié)流塞； 所述長活塞上設有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包含長活塞外圓柱面上的第一凹槽、第一凹槽內沿圓周均布的徑向盲孔以及與徑向盲孔相通的第一軸向孔；所述第一軸向孔一端通過卸氣通孔內的第二凹槽與卸氣通孔相通，所述第一軸向孔的另一端通過堵塊密封；所述第一凹槽至少有兩組且位于第一徑向節(jié)流孔的兩側；所述第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔之間相互隔離； 所述缸筒上設有第二卸壓槽，所述第二卸壓槽包含缸筒內圓柱面上的第三凹槽、與第三凹槽相通的第二軸向孔，所述第二軸向孔另一端與儲氣罐外的大氣相通；所述第三凹槽位于第二徑向節(jié)流孔的下方，所述第二卸壓槽與第二徑向節(jié)流孔之間相互隔離。
【文檔編號】F15B15/14GK203627390SQ201320648082
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權日:2013年10月18日
【發(fā)明者】單曉杭, 張瑞 申請人:浙江工業(yè)大學