專利名稱：自動平衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種自動平衡器，以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行力的控制，是一種為上下移動重物而對重物重量進(jìn)行自動平衡的裝置。
目前的氣動力控制系統(tǒng)，均使用氣動調(diào)壓閥(減壓閥)或電-氣壓力比例閥來完成氣體壓力的控制。氣動調(diào)壓閥是通過轉(zhuǎn)動手柄來改變其輸出壓力的，它不能感知負(fù)載力的變化而自動調(diào)節(jié)壓力，因此，對需要壓力能自動匹配負(fù)載重量的氣動平衡器來說，氣動調(diào)壓閥不能滿足要求，此時，人們常使用一組氣動調(diào)壓閥及一套氣動換向回路來近似地、有級地實現(xiàn)其壓力的變化。顯然，其性能差且成本高。使用電-氣壓力比例閥可以通過力傳感器來感知負(fù)載力從而自動調(diào)節(jié)氣體壓力使之匹配，但這增加了一套電路并需要電源，從而影響了其使用范圍。
本發(fā)明的目的是提出一種全氣動的、能感知負(fù)載力變化從而自動調(diào)節(jié)其出口壓力使之與負(fù)載力匹配的自動平衡器。該平衡器不僅可以應(yīng)用在氣動平衡式助力系統(tǒng)上，還可以應(yīng)用于其他需自動調(diào)節(jié)壓力的力控制系統(tǒng)上。
本發(fā)明的原理是二次壓力口A和供給壓力口P之間設(shè)置供氣閥口15，二次壓力口A和排氣口R之間設(shè)置排氣閥口17。在平衡活塞5上側(cè)的背壓室6內(nèi)引入背壓，平衡活塞5下側(cè)的反饋室4內(nèi)引入二次壓力。具有一定重量的負(fù)載作用在平衡活塞5的出力桿2上。供氣閥和排氣閥均由提動式閥芯和閥座組成。當(dāng)反饋室4內(nèi)壓力高于平衡所需要的壓力時，平衡活塞5向上運(yùn)動，閥桿9使排氣閥口17打開，而供氣閥口15在復(fù)位彈簧14的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，二次壓力口A的氣體壓力通過排氣閥口17泄壓而下降；而當(dāng)反饋室4內(nèi)壓力低于平衡所需要的壓力時，平衡活塞5向下運(yùn)動，閥桿9使供氣閥口15打開，而排氣閥口17在復(fù)位彈簧18的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，二次壓力口A的氣體壓力通過供氣閥口15充壓而上升。當(dāng)二次壓力口A的壓力與負(fù)載相匹配的時候，供氣閥口15及排氣閥口17均關(guān)閉從而自動平衡。因此，當(dāng)出力桿2上連接有不同重量的負(fù)荷時，本自動平衡器可以保證二次壓力口A的壓力自動與之相適應(yīng)。通過將中部有臺肩的閥桿9穿過供氣閥口15及排氣閥口17提動閥芯的中心孔，從而與平衡活塞5及出力桿2剛性相連。出力桿2下端有一個連接機(jī)構(gòu)(如

圖1中所示的鉤子1)連接負(fù)載，從而實現(xiàn)前述的自動平衡。本發(fā)明設(shè)置操作手柄3，當(dāng)操作手柄3向下時，閥芯相對于閥體向上移動使排氣閥口17打開，二次壓力口A的壓力下降；當(dāng)操作手柄3向上時，閥芯相對于閥體向下移動使供氣閥口15打開，二次壓力口A的壓力上升。因此，通過使操作手柄3向下或向上移動，就可以破壞前述的自動平衡狀態(tài)而使二次壓力口A的壓力低于或高于平衡壓力。只有當(dāng)操作手柄3處于中位時，才又實現(xiàn)前述的自動平衡。本發(fā)明主閥部分主要由排氣閥芯17b和供氣閥芯15b及閥桿9構(gòu)成。排氣閥芯17b和供氣閥15b上下對稱地安裝于主閥腔內(nèi)。提動式排氣閥閥芯17b與閥座17a構(gòu)成排氣閥口17，復(fù)位彈簧18安裝在提動式排氣閥閥芯17b中，在復(fù)位彈簧18的作用下，提動式排氣閥閥芯17b壓在閥座17a上使排氣閥口17關(guān)閉，從而將二次壓力口A和排氣口R隔離；提動式供氣閥閥芯15b與閥座15a構(gòu)成供氣閥口15，復(fù)位彈簧14安裝在提動式供氣閥閥芯15b中，在復(fù)位彈簧14的作用下，提動式供氣閥閥芯15b壓在閥座15a上使供氣閥口15關(guān)閉從而將二次壓力口A和供氣口P隔離。提動式排氣閥閥芯17b和提動式供氣閥閥芯15b之間由中間帶有臺肩的閥桿9通過兩閥芯的中心孔連接。當(dāng)閥桿9向上運(yùn)動時，閥桿中部的凸臺使提動式排氣閥閥芯17b克服復(fù)位彈簧18的作用而向上運(yùn)動，排氣閥口17被打開，二次壓力口A和排氣口R連通，二次壓力口A的空氣向排氣口R排放，而此時提動式供氣閥閥芯15b依然在復(fù)位彈簧14的作用下使供氣閥口15關(guān)閉；當(dāng)閥桿9向下運(yùn)動時，閥桿中部的臺肩使提動式供氣閥閥芯15b克服復(fù)位彈簧14的作用而向下運(yùn)動，供氣閥口15被打開，二次壓力口A和供氣口P連通，供氣口P向二次壓力口A供氣，此時提動式排氣閥閥芯17b依然在復(fù)位彈簧18的作用下使排氣閥口17關(guān)閉。平衡活塞5與閥桿9剛性連接，平衡活塞5的上部有背壓室6；平衡活塞5的下部有反饋室4，反饋室4通過反饋通道13與二次壓力口A相連，平衡活塞5同時與出力桿2剛性相連，出力桿2下端有一個連接機(jī)構(gòu)即鉤子1與負(fù)載連接。當(dāng)平衡活塞5上下運(yùn)動時，通過閥桿9將排氣閥口17和供氣閥口15打開或關(guān)閉，從而按前述原理使二次壓力口A向排氣口R排氣或由供氣口P供氣。操作手柄3與出力桿2連接并通過支點3a構(gòu)成杠桿機(jī)構(gòu)，支點3a與閥體7固連。當(dāng)操作手柄3上下移動時，通過出力桿2、平衡活塞5及閥桿9使排氣閥口17和供氣閥口15打開或關(guān)閉，從而按前述原理使二次壓力口A向排氣口R排氣或由供氣口P供氣。為了平衡閥體的重量，附圖1中由內(nèi)置式氣動減壓閥19、20、21、22、23、24將供氣壓力減壓后通過背壓管10引入背壓室6，從而平衡閥體7、25的重量。這一方法平衡范圍大、調(diào)節(jié)方便。附圖2中通過背壓彈簧26來平衡閥體的重量，其結(jié)構(gòu)簡單，但平衡范圍小。本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)是提動式排氣閥17和提動式供氣閥15上下對稱地安裝于主閥腔內(nèi)，復(fù)位彈簧18安裝在提動式排氣閥閥芯17b中，提動式排氣閥閥芯17b和提動式供氣閥閥芯15b之間由中間帶有臺肩的閥桿9通過兩閥芯的中心孔連接，平衡活塞5與閥桿9剛性連接，平衡活塞5的上部有背壓室6，平衡活塞5的下部有反饋室4，反饋室4通過反饋通道13與二次壓力口A相連，平衡活塞5同時與出力桿2剛性相連，出力桿2下端有一個連接機(jī)構(gòu)1連接負(fù)載，操作手柄3與出力桿2連接并通過支點3a構(gòu)成杠桿機(jī)構(gòu)，支點3a與閥體7固連。本發(fā)明的工作原理將自動平衡器如圖示垂直安放。當(dāng)鉤子1上掛有重物時，向下的重量通過出力桿2、平衡活塞5及閥桿9使供氣閥口15打開，由供氣口P向二次壓力口A充氣，此時反饋室4的壓力也升高，當(dāng)二次壓力口A和反饋室4內(nèi)的壓力達(dá)到平衡所需要的壓力時，平衡活塞5上移關(guān)閉供氣閥口15，保持二次壓力口A的平衡壓力而達(dá)到平衡；當(dāng)減輕鉤子1上的負(fù)載重量時，反饋室4的壓力使平衡活塞5及閥桿9上移使排氣閥口17打開，由二次壓力口A向排氣口R排氣，二次壓力口A和反饋室4內(nèi)的壓力下降，當(dāng)二次壓力口A和反饋室4內(nèi)的壓力重新達(dá)到平衡所需要的壓力時，排氣閥口15關(guān)閉，達(dá)到新的平衡。因此，當(dāng)出力桿2上連接有不同重量的負(fù)荷時，本自動平衡器可以保證二次壓力口A的壓力自動與之相適應(yīng)。當(dāng)操作手柄3向下時，閥芯相對于閥體向上移動使排氣閥口17打開，二次壓力口A的壓力下降；當(dāng)操作手柄3向上時，閥芯相對于閥體向下移動使供氣閥口15打開，二次壓力口A的壓力上升。因此，通過使操作手柄3向下或向上移動，就可以破壞前述的自動平衡狀態(tài)而使二次壓力口A的壓力低于或高于平衡壓力。只有當(dāng)操作手柄3處于中位時，才又實現(xiàn)前述的自動平衡。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，圖1、圖2中主閥部分完全相同，圖1的結(jié)構(gòu)有背壓腔，用減壓閥調(diào)整背壓腔內(nèi)壓力，從而平衡掉閥體重量，圖2不用背壓腔，背壓腔通大氣，閥體重量通過背壓彈簧平衡掉。當(dāng)閥體較大較重時，用圖1所示結(jié)構(gòu)，當(dāng)閥體較小較輕時，用圖2所示結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明可以應(yīng)用于氣體平衡式助力系統(tǒng)及其他需要自動適應(yīng)負(fù)荷變化的力控制系統(tǒng)上。由于只使用一個本控制器即可實現(xiàn)負(fù)載的檢測及壓力的自動調(diào)整，所以是一個低成本的、可靠性高的產(chǎn)品，其應(yīng)用前景是很大的。本發(fā)明具有以下三個優(yōu)點1.可以自動地檢測負(fù)載的重量，從而在二次壓力口A給出適當(dāng)?shù)膲毫Α＿@與以往使用力傳感器的方式相比，具有簡單、可靠及無須第二種能源(電源)等優(yōu)點。
2.操作方便。用操作手柄按前述方法操作時，只需克服提動式閥芯的復(fù)位彈簧的力，因此操作力很??；而當(dāng)松開操作手柄時，由于平衡活塞較大，可以迅速地復(fù)位，恢復(fù)平衡。
3.提動式排氣閥有較大的過流能力，因此，當(dāng)突然失去重物時，可以較快地排氣，從而快速地達(dá)到新的平衡。
圖1為本發(fā)明的氣體背壓式自動平衡器原理結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的彈簧背壓式自動平衡器原理結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)回路原理圖。
實施例圖3給出了利用圖1或圖2所示原理構(gòu)成的自動平衡式助力系統(tǒng)。自動平衡器38通過繩索32及滑輪組33、35與平衡氣缸30的活塞桿相連，自動平衡器38的鉤子1掛有重物28，壓縮氣體通過供氣管路31進(jìn)入自動平衡器38，二次壓力經(jīng)過二次壓力管29進(jìn)入平衡氣缸的有桿腔。這一系統(tǒng)可以自動將負(fù)載28的重量平衡掉，通過操縱操作手柄3就可以非常輕松地上下移動重物了。
權(quán)利要求
1.一種自動平衡器，其特征在于提動式排氣閥[17]和提動式供氣閥[15]上下對稱地安裝于主閥腔內(nèi)，復(fù)位彈簧[18]安裝在提動式排氣閥閥芯[17b]中，提動式排氣閥閥芯[17b]和提動式供氣閥閥芯[15b]之間由中間帶有凸臺的閥桿[9]通過兩閥芯的中心孔連接，平衡活塞[5]與閥桿[9]剛性連接，平衡活塞[5]的上部有背壓室[6]，平衡活塞[5]的下部有反饋室[4]，反饋室[4]通過反饋通道[13]與二次壓力口A相連，平衡活塞[5]同時與出力桿[2]剛性相連，出力桿[2]下端有一個連接機(jī)構(gòu)[1]連接負(fù)載，操作手柄[3]與出力桿[2]連接并通過支點[3a]構(gòu)成杠桿機(jī)構(gòu)，支點[3a]與閥體[7]固連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡器，其特征在于閥芯[17b]、[15b]可采用滑閥式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡器，其特征在于平衡活塞[5]可以放在閥桿[9]的中部或上部來驅(qū)動閥桿[9]。
全文摘要
本發(fā)明提出一種自動平衡器,該平衡器的主閥部分由排氣閥和供氣閥構(gòu)成,排氣閥和供氣閥上下對稱地安裝于主閥腔內(nèi),平衡活塞上部有背壓室,平衡活塞的下部有反饋室,反饋室通過反饋通道與二次壓力口相連,平衡活塞與閥桿剛性連接,同時與出力桿剛性相連,出力桿下端有一個連接機(jī)構(gòu)連接負(fù)載。本發(fā)明是一種全氣動的,能感知負(fù)載力變化從而自動調(diào)節(jié)其出口壓力使之與負(fù)載力匹配的自動平衡裝置,可以應(yīng)用在氣動平衡式助力系統(tǒng)上及其他需自動調(diào)節(jié)壓力的力控制系統(tǒng)上。
文檔編號F16F9/50GK1208827SQ97115830
公開日1999年2月24日 申請日期1997年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月20日
發(fā)明者王祖溫, 包鋼, 梁立軍, 涉谷貴生, 小根山尚武, 池畑基成 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué), Smc株式會社