[發明專利]一種無摩擦恒力輸出氣浮裝置

有效

• 申請號: 201310493702.3
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103527561A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 孫建輝;周丹鋒
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F15B15/20
• 分類號: F15B15/20
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本發明涉及恒力輸出裝置。?

背景技術

根據其不同的應用環境及應用要求，恒力輸出有多種結構和實現方法。動態恒力輸出是指將一個恒定的力值加載在動態運動的目標工件上。?

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。如專利申請號為201120495617.7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，因此會影響測量值的精確度。氣浮無摩擦氣缸在實現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；專利申請號為201110072339.9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，會對輸出的力值產生影響；再者氣體的響應速度慢，缸筒內活塞運動產生的體積變化?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動作輸出，恒壓控制比較困難，難以保證輸出力值的恒定。

發明內容

針對現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，本發明提供一種不受氣管擾動影響的、輸出力值精確的、穩定性好的無摩擦恒力輸出氣浮裝置。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

一種無摩擦恒力輸出氣浮裝置，包括長活塞、缸筒、儲氣套、氣壓壓板。所述長活塞套裝在缸筒內且與缸筒間存在極小間隙，所述儲氣套套裝在缸筒外，所述儲氣套及缸筒的兩端通過端蓋和底座密封，所述長活塞穿過端蓋。?

所述儲氣套與缸筒間形成相互獨立的第一儲氣腔和第二儲氣腔。?

所述氣壓壓板套裝在缸筒內且與缸筒壁間有間隙，所述氣壓壓板下安裝力傳感器，所述力傳感器固定在底座上，所述底座上開有出氣口。?

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，所述進氣通孔在長活塞位于缸筒內的一端。?

所述長活塞上沿圓周均布第一徑向節流孔，所述第一徑向節流孔與進氣通孔相通，所述第一徑向節流孔沿軸向方向至少有兩組；所述缸筒靠近端蓋的一端沿圓周均布第二徑向節流孔，所述第二徑向節流孔與第二儲氣腔相通；所述氣壓壓板上沿圓周均布第三徑向節流孔，所述第三徑向節流孔與缸筒內腔相通。?

所述第一徑向節流孔、第二徑向節流孔和第三徑向節流孔內均安裝有節流塞。?

所述長活塞上設有第一卸壓槽，所述第一卸壓槽包含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；所述外圓柱面上的第一凹槽至少有兩組且位于第一徑向節流孔的兩側；所述第一卸壓槽與第一徑向節流孔之間相互隔離。?

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端蓋上的通孔相通；所述第三凹槽位于第二徑向節流孔的下方，所述第二卸壓槽與第二徑向節流孔之間相互隔離。?

所述缸筒靠近氣壓壓板的一端沿圓周均布進氣口，所述儲氣套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。?

本發明的設計思路是：?

在缸筒外增加一個儲氣套，儲氣套與缸筒間形成兩個儲氣腔，第一儲氣腔與缸筒進氣腔相通，相當于增大了缸筒進氣腔的容積，使長活塞運動引起的容積變化對氣壓突變的影響較小，提高了恒力輸出的精度；第二儲氣腔為缸筒上的第二徑向節流孔供氣，保證缸筒與長活塞間形成穩定的氣膜；兩個儲氣腔通過比例閥單獨供氣，不相互影響，?提高了恒力輸出的精度及穩定性。?