[發(fā)明專利]一種帶導(dǎo)軌跟隨的恒力輸出氣浮裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310492524.2
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103527568A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫建輝;周丹鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08;F15B15/20;F15B15/28
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及恒力輸出裝置。

背景技術(shù)

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。

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

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，本發(fā)明提供一種穩(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。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

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。

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。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路表現(xiàn)在：

為了實(shí)現(xiàn)長距離的恒力輸出，本發(fā)明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)。

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。