本發(fā)明涉及執(zhí)行器領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種氣液增壓步進(jìn)執(zhí)行器。

背景技術(shù)：

隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，衍生出各種能夠接收控制信息并對(duì)受控對(duì)象施加控制作用的執(zhí)行器，根據(jù)驅(qū)動(dòng)能源可大致分為：電動(dòng)執(zhí)行器，氣動(dòng)執(zhí)行器、液壓執(zhí)行器，它們各有優(yōu)點(diǎn)也各有缺點(diǎn)，其中電動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)迅速、定位精準(zhǔn)、可多點(diǎn)定位，缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格高、驅(qū)動(dòng)力小、大多需要減速機(jī)構(gòu)；氣動(dòng)執(zhí)行器優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本較低，缺點(diǎn)：定位精度差、驅(qū)動(dòng)力較小、一般只能實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)定位；液壓執(zhí)行器優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)力大，穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是體積龐大，管路較復(fù)雜，一般只能實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)定位；目前還沒(méi)有一種執(zhí)行器能夠同時(shí)具備：價(jià)格低、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)力大、穩(wěn)定性好、定位精準(zhǔn)且可多點(diǎn)定位的執(zhí)行器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種氣液增壓步進(jìn)執(zhí)行器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、驅(qū)動(dòng)力大、穩(wěn)定性好、可多點(diǎn)多精準(zhǔn)定位等特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種氣液增壓步進(jìn)執(zhí)行器，包括：氣管、兩位五通電磁閥換向閥、驅(qū)動(dòng)氣缸、驅(qū)動(dòng)氣缸活塞、氣液增壓活塞桿、增壓缸活塞、增壓缸、步長(zhǎng)限位架、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿、儲(chǔ)油罐、單向閥ⅰ、單向閥ⅱ，兩位四通電磁閥換向閥、兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥、液壓油管、輸出液壓缸、輸出液壓缸活塞、輸出液壓缸活塞桿、液壓油；所述兩位五通電磁換向閥的進(jìn)氣口通過(guò)氣管連接到壓縮氣源，兩位五通電磁換向閥的兩個(gè)出氣口通過(guò)氣管分別和驅(qū)動(dòng)氣缸的兩個(gè)進(jìn)氣口連接，通過(guò)兩位五通電磁換向閥的工作狀態(tài)控制驅(qū)動(dòng)氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；所述驅(qū)動(dòng)氣缸的左側(cè)設(shè)置有步長(zhǎng)限位架，驅(qū)動(dòng)氣缸的右側(cè)設(shè)置有增壓缸，驅(qū)動(dòng)氣缸活塞的左側(cè)設(shè)置有步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿，步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿通過(guò)螺紋和步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母連接，驅(qū)動(dòng)氣缸活塞的右側(cè)設(shè)置有氣液增壓活塞桿，氣液增壓活塞桿的右端設(shè)置有增壓缸活塞，氣液增壓活塞桿可以在驅(qū)動(dòng)氣缸和增壓缸的內(nèi)部往 復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而將驅(qū)動(dòng)氣缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)同步傳遞至增壓缸活塞，增壓缸的右端設(shè)置有增壓缸液壓油輸入口和增壓缸液壓油輸出口；所述儲(chǔ)油罐為圓柱形或膠囊形狀的可耐高壓的密閉罐體，儲(chǔ)液罐的一端設(shè)置有儲(chǔ)液罐液壓油輸入口，儲(chǔ)油罐的中部設(shè)置有儲(chǔ)液罐液壓油輸出口，儲(chǔ)油罐內(nèi)部設(shè)置有引流管，引流管的一端與儲(chǔ)液罐液壓油輸出口相連，另一端位于儲(chǔ)油罐的幾何中心，儲(chǔ)油罐的內(nèi)部預(yù)儲(chǔ)存有超過(guò)其內(nèi)部容積二分之一的液壓油，從而確保不管儲(chǔ)油罐如何放置或運(yùn)動(dòng)，引流管的引流端始終浸能在液壓油里，儲(chǔ)液罐液壓油輸出口通過(guò)液壓油管與增壓缸液壓油輸入口相連，儲(chǔ)油罐液壓油輸出口與增壓缸液壓油輸入口之間連接有單向閥ⅰ，單向閥ⅰ確保液壓油只能從儲(chǔ)油罐液壓油輸出口流向增壓缸液壓油輸入口而不能反向流動(dòng)；所述兩位四通電磁換向閥的進(jìn)油口通過(guò)液壓油管與增壓缸液壓油輸出口連接，兩位四通電磁換向閥進(jìn)油口和增壓缸液壓油輸出口之間連接有單向閥ⅱ，單向閥ⅱ確保液壓油只能從增壓缸液壓油輸出口流向兩位四通電磁換向閥進(jìn)油口而不能反向流動(dòng),兩位四通電磁換向閥回油口通過(guò)液壓油管與儲(chǔ)油罐液壓油輸入口連接，兩位四通電磁換向閥回油口和儲(chǔ)液罐液壓油輸入口之間連接有兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥，兩位四通電磁換向閥工作口ⅰ和兩位四通電磁換向閥工作口ⅱ通過(guò)液壓油管分別與輸出液壓缸的兩個(gè)液壓油出入口連接。

所述步長(zhǎng)限位架、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿根據(jù)實(shí)際需要可以設(shè)置也可以不設(shè)置；如果不設(shè)置步長(zhǎng)限位架、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿則該氣液增壓步進(jìn)執(zhí)行器的輸出步長(zhǎng)為固定步長(zhǎng)，如果設(shè)置步長(zhǎng)限位架、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿則該氣液增壓步進(jìn)執(zhí)行器的輸出步長(zhǎng)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。

所述輸出液壓缸可以是直線型液壓缸也可以是擺動(dòng)型液壓缸。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)氣液增壓活塞桿將驅(qū)動(dòng)氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)同步傳遞給增壓缸活塞，利用帕斯卡定理將驅(qū)動(dòng)氣缸內(nèi)的壓縮空氣的低壓轉(zhuǎn)化成增壓缸內(nèi)液壓油的高壓，使驅(qū)動(dòng)力成倍放大，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)執(zhí)行器中減速機(jī)的效果；利用單向閥、兩位四通電磁換向閥、兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥、儲(chǔ)液罐、液壓油管、輸出液壓缸，實(shí)現(xiàn)了液壓油的內(nèi)部循環(huán)，取代了液壓執(zhí)行器中的液壓工作站，極大簡(jiǎn)化了執(zhí)行器的體積和復(fù)雜度；利用液壓油的不可壓縮性，使驅(qū)動(dòng)氣缸每個(gè)工作循環(huán)，都有相同體積的液壓油從輸出液壓缸內(nèi)輸出液壓缸活塞 一側(cè)的腔體轉(zhuǎn)移至另一側(cè)的腔體，實(shí)現(xiàn)了輸出液壓缸活塞精準(zhǔn)的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸出液壓缸活塞桿精準(zhǔn)的步進(jìn)輸出；利用步長(zhǎng)限位架、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿可以方便的對(duì)輸出液壓缸活塞桿的輸出運(yùn)動(dòng)的步長(zhǎng)從零到系統(tǒng)允許的最大步長(zhǎng)之間任意調(diào)節(jié)；因此本發(fā)明公開(kāi)的一種氣液增壓步進(jìn)執(zhí)行器既具備電動(dòng)執(zhí)行器執(zhí)行速度快、定位精準(zhǔn)、可多點(diǎn)定位，氣動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，又具備液壓執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)力大、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，非常適合用在各種自動(dòng)控制領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種氣液增壓步進(jìn)執(zhí)行器總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種氣液增壓步進(jìn)執(zhí)行器初始狀態(tài)示意圖；

圖中：

1、氣管；3、兩位五通電磁換向閥；5、驅(qū)動(dòng)氣缸；7、驅(qū)動(dòng)氣缸活塞；9、氣液增壓活塞桿；11、增壓缸活塞；13、增壓缸；13a、增壓缸液壓油出入口；13b、增壓缸液壓油輸出口；13c、增壓缸進(jìn)排氣口；15、步長(zhǎng)限位架；17、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母；19、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿；21、儲(chǔ)液罐；21a、儲(chǔ)液罐液壓油輸入口；21b、儲(chǔ)液罐液壓油輸出口；21c、引流管；23、單向閥ⅰ；25、單向閥ⅱ；27、兩位四通電磁換向閥；27a、兩位四通電磁換向閥進(jìn)油口；27b、兩位四通電磁換向閥回油口；27c、兩位四通電磁換向閥工作口ⅰ；27d、兩位四通電磁換向閥工作口ⅱ；29、兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥；31、液壓油管；33、輸出液壓缸；35、輸出液壓缸活塞；37、輸出液壓缸活塞桿；39、液壓油。

具體實(shí)施方式：

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，兩位五通電磁換向閥(3)的進(jìn)氣口通過(guò)氣管(1)連接到壓縮氣源，兩位五通電磁換向閥(3)的兩個(gè)出氣口通過(guò)氣管(1)分別和驅(qū)動(dòng)氣缸(5)的兩個(gè)進(jìn)氣口連接，通過(guò)兩位五通電磁換向閥(3)的工作狀態(tài)控制驅(qū)動(dòng)氣缸活塞(7)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；驅(qū)動(dòng)氣缸(5)的左側(cè)設(shè)置有步長(zhǎng)限位架(15)，驅(qū)動(dòng)氣缸(5)的右側(cè)設(shè)置有增壓缸(13)，驅(qū)動(dòng)氣缸活塞(7)的左側(cè)設(shè)置有步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿(19)，步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿(19)通過(guò)螺紋和步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母(17)連接，驅(qū)動(dòng)氣缸活塞(7)的右側(cè)設(shè)置有氣液增壓活塞桿(9)，氣液增壓活塞桿(9)的右端設(shè)置有增壓缸活塞(11)，氣液增壓活塞桿(9)可以在驅(qū)動(dòng)氣缸(5)和增壓缸(13)的內(nèi)部往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而將驅(qū)動(dòng)氣缸活塞(7)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)同步傳遞至增壓缸活塞(11)，增壓缸(13)的右端設(shè)置有增壓缸液壓油輸入口(13a)和增壓缸液壓油輸出口(13b)；儲(chǔ)油罐(21)為圓柱形或膠囊形狀的可耐高壓的密閉罐體，儲(chǔ)液罐(21)一端設(shè)置有儲(chǔ)液罐液壓油輸入口(21a)，儲(chǔ)油罐(21)的中部設(shè)置有儲(chǔ)液罐液壓油輸出口(21b)，儲(chǔ)油罐(21)內(nèi)部設(shè)置有引流管(21c)，引流管(21c)的一端與儲(chǔ)液罐液壓油輸出口(21b)相連，另一端位于儲(chǔ)油罐(21)的幾何中心，儲(chǔ)油罐(21)的內(nèi)部預(yù)儲(chǔ)存有超過(guò)其內(nèi)部容積二分之一的液壓油(39)，從而確保不管儲(chǔ)油罐(21)如何放置或運(yùn)動(dòng)，引流管(21c)的引流端始終能浸在液壓油(39)里，儲(chǔ)液罐液壓油輸出口(21b)通過(guò)液壓油管(31)與增壓缸液壓油輸入口(13a)相連，儲(chǔ)油罐液壓油輸出口(21b)與增壓缸液壓油輸入口(13a)之間連接有單向閥ⅰ(23)，單向閥ⅰ(23)確保液壓油(39)只能從儲(chǔ)油罐液壓油輸出口(21b)流向增壓缸液壓油輸入口(13a)而不能反向流動(dòng)；兩位四通電磁換向閥(27)的進(jìn)油口(27a)通過(guò)液壓油管(31)與增壓缸液壓油輸出口(13b)連接，兩位四通電磁換向閥進(jìn)油口(27a)和增壓缸液壓油輸出口(13b)之間連接有單向閥ⅱ(25)，單向閥ⅱ(25)確保液壓油(39)只能從增壓缸液壓油輸出口(13b)流向兩位四通電磁換向閥進(jìn)油口(27a)而不能反向流動(dòng),兩位四通電磁換向閥回油口(27b)通過(guò)液壓油管(31)與儲(chǔ)油罐液壓油輸入口(21a)連接，兩位四通電磁換向閥回油口(27b)和儲(chǔ)液罐液壓油輸入口(21a)之間連接有兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥(29)，兩位四通電磁換向閥工作口ⅰ(27c)和兩位四通電磁換向閥工作口ⅱ(27d)通過(guò)液壓油管(31)分別與輸出液壓缸(33)的兩個(gè)液壓油出入口連接。

如圖1、2所示，本發(fā)明的工作原理為：初始時(shí)，兩位五通電磁換向閥(3)處在斷電工作位上并通過(guò)氣管(1)將壓縮氣體導(dǎo)入驅(qū)動(dòng)氣缸(5)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)氣缸活塞(7)左側(cè)的腔體內(nèi)，驅(qū)動(dòng)氣缸活塞(7)、增壓缸活塞(11)在壓縮氣體的驅(qū)動(dòng)下處于最右側(cè)位置，儲(chǔ)液罐(21)內(nèi)部預(yù)存儲(chǔ)超過(guò)其內(nèi)部容積二分之一的液壓油(39)，其液壓油上部空間充滿具有一定壓力的惰性氣體，使儲(chǔ)液罐(21)內(nèi)部的液壓油預(yù)承受一定的氣壓，液壓油管(31)和輸出液壓缸(33)的內(nèi)部充滿液壓油(39)，兩位四通電磁換向閥斷電并保持在實(shí)際需要的工作位上，兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥(29)處于斷電常閉狀態(tài)，輸出液壓缸活塞(35)根據(jù)需求的處在設(shè)定的初始位置，整個(gè)系統(tǒng)處在保壓定位狀態(tài)；當(dāng)需要執(zhí)行器重新定位時(shí)，外部控制系統(tǒng)首先向兩位五通電磁換向閥(3)輸入一個(gè)方波脈沖控制信號(hào)，兩位五通電磁換向閥(3)的內(nèi)部氣體通路換向，并通過(guò)氣管(1)將外部氣源的壓縮氣體導(dǎo)入驅(qū)動(dòng)氣缸(5)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)氣管活塞(7)右側(cè)的腔體內(nèi)，驅(qū)動(dòng)氣缸活塞(7)在壓縮氣體的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)氣液增壓活塞桿(9)帶動(dòng)增壓缸活塞(11)向左運(yùn)動(dòng)至由步長(zhǎng)限位架(15)、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母(17)、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿(19)共同確定的最左側(cè)位置，增壓缸(13)內(nèi)部位于增壓缸活塞(11)右側(cè)的腔體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，儲(chǔ)液罐(21)內(nèi)部的液壓油(39)在儲(chǔ)液罐(21)內(nèi)部惰性氣體的正壓和增壓缸(13)內(nèi)部負(fù)壓的共同作用下，通過(guò)單向閥ⅰ(23)進(jìn)入增壓缸(13)內(nèi)部位于增壓缸活塞(11)右側(cè)的腔體內(nèi)，當(dāng)兩位五通電磁換向閥(3)的脈沖控制信號(hào)消失后，兩位五通電磁換向閥(3)的內(nèi)部氣體通路復(fù)位，重新將外部氣源的壓縮氣體導(dǎo)入驅(qū)動(dòng)氣缸(5)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)氣缸活塞(7)左側(cè)的腔體內(nèi)，驅(qū)動(dòng)氣管活塞(7)有向右運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，此時(shí)外部控制系統(tǒng)對(duì)兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥(29)輸入一個(gè)方波脈沖控制信號(hào)，兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥(29)打開(kāi)，驅(qū)動(dòng)氣缸活塞(7)在壓縮氣體的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)氣液增壓活塞桿(9)帶動(dòng)增壓缸活塞(11)一起向右運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)增壓缸活塞(11)右側(cè)腔體內(nèi)的液壓油(39)在液壓油管(31)的導(dǎo)引下通過(guò)單向閥(25)導(dǎo)入兩位四通電磁閥換向閥進(jìn)油口(27a)，并在兩位四通電磁換向閥(27)的控制下，由兩位四通電磁換向閥的工作口ⅰ(27c)進(jìn)入輸出液壓缸(33)內(nèi)部輸出液壓缸活塞(35)左側(cè)的腔體內(nèi)，從而推動(dòng)輸出液壓缸活塞(35)向右運(yùn)動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)，并帶動(dòng)輸出液壓缸活塞桿向右輸出一個(gè)步長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)輸出液壓缸(33)內(nèi)部輸出液 壓缸活塞(35)右側(cè)腔體內(nèi)的相應(yīng)體積的液壓油(39)在輸出液壓缸活塞(35)的推動(dòng)下由右側(cè)的液壓油出入口通過(guò)液壓油管(31)導(dǎo)入兩位四通電磁換向閥(27)的工作口ⅱ，并在兩位四通電磁換向閥(27)的控制下，由兩位四通電磁換向閥回油口(27b)通過(guò)兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥(29)、儲(chǔ)液罐液壓油輸入口(21a)進(jìn)入儲(chǔ)液罐(21)內(nèi)部，當(dāng)兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥(29)的方波脈沖控制信號(hào)消失后，兩位兩通電磁開(kāi)關(guān)閥(29)恢復(fù)常閉狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)完成一步執(zhí)行動(dòng)作，根據(jù)需要如此重復(fù)就可以實(shí)現(xiàn)任意多個(gè)步長(zhǎng)的定位執(zhí)行任務(wù)，如果需要輸出液壓缸活塞桿(37)輸出向左的定位運(yùn)動(dòng)，外部控制系統(tǒng)只需在對(duì)兩位五通電磁換向閥(3)輸入方波脈沖控制信號(hào)的同時(shí)對(duì)兩位四通電磁換向閥(27)輸入一個(gè)換向脈沖信號(hào)，使兩位四通電磁換向閥的內(nèi)部液壓通路換向，使兩位四通電磁換向閥的進(jìn)油口(27a)和工作口ⅱ(27d)連通、回油口(27b)和工作口ⅰ連通，就可以實(shí)現(xiàn)輸出液壓缸活塞桿(37)向左步進(jìn)運(yùn)動(dòng)并定位。

如圖1、2所示，通過(guò)調(diào)節(jié)步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母(17)在步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿(19)上的位置就可以對(duì)輸出液壓缸活塞桿(37)每次輸出的步長(zhǎng)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)整，最小輸出步長(zhǎng)為零，最大輸出步長(zhǎng)由步長(zhǎng)限位架(15)、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺母(17)、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)活塞桿(19)的尺寸共同確定。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例之一，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。