[發(fā)明專利]一種帶儲氣套的恒力輸出氣浮裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310494042.0
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103511391A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 單曉杭;劉坤
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: F15B15/14
• 分類號: F15B15/14;F15B15/20
• 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。

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(zhì)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)生一個作用的目標工件上的附加的力，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(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(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)，但是由于氣體的瞬時響應(yīng)速度比較慢、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(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、恒力輸出精度不高等問題，本發(fā)明提供一種不受氣管擾動影響的、輸出力值精確的、穩(wěn)定性好的一種帶儲氣套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：

一種帶儲氣套的恒力輸出氣浮裝置，包括缸筒、活塞、輸出軸、儲氣套、氣壓壓板。

所述儲氣套套裝在缸筒外且與缸筒間形成儲氣腔，所述活塞套裝在缸筒內(nèi)且與缸筒內(nèi)壁間存在極小間隙，所述活塞連接輸出軸。

所述缸筒包含一段缸筒密封端，所述輸出軸穿過缸筒密封端，且和缸筒密封端內(nèi)壁間形成極小間隙，所述缸筒另一端安裝底蓋。

所述氣壓壓板套裝在缸筒內(nèi)且與缸筒內(nèi)壁間存在極小間隙，所述氣壓壓板下安裝力傳感器，所述力傳感器固定在底蓋上，所述底蓋上開有出氣孔。

所述活塞上無輸出軸的一端中心開有進氣孔，所述活塞上沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔，所述第一徑向節(jié)流孔與進氣孔相通，所述第一徑向節(jié)流孔內(nèi)安裝節(jié)流塞；所述第一徑向節(jié)流孔沿軸向方向至少有兩組。

所述活塞上開有第一卸壓槽；所述第一卸壓槽包含活塞外圓柱面上沿圓周方向的凹槽、凹槽內(nèi)均布的徑向盲孔以及與徑向盲孔相通的軸向盲孔；所述軸向盲孔通向輸出軸與缸筒間的內(nèi)腔，所述凹槽位于第一徑向節(jié)流孔的側(cè)面且靠近活塞上無輸出軸的一端；所述第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔、進氣孔間相互隔離。

所述缸筒密封端沿圓周方向均布第二徑向節(jié)流孔，所述第二徑向節(jié)流孔沿軸向上至少有兩組，所述第二徑向節(jié)流孔內(nèi)安裝節(jié)流塞；所述缸筒密封端外套裝氣浮座，所述缸筒密封端與氣浮座間設(shè)有密封腔，所述密封腔與第二徑向節(jié)流孔相通；所述氣浮座上設(shè)有氣浮進氣口。

所述氣壓壓板上沿圓周均布第三徑向節(jié)流孔，所述第三徑向節(jié)流孔與缸筒內(nèi)腔相通，所述第三徑向節(jié)流孔內(nèi)安裝節(jié)流塞。

所述缸筒靠近氣壓壓板的一端均布進氣口，所述進氣口連通缸筒內(nèi)腔和儲氣腔。所述缸筒靠近密封端設(shè)有出氣口，所述出氣口與外界大氣相通。

所述儲氣套上開有儲氣進氣口，所述儲氣進氣口通過氣管連接比例閥。

所述儲氣套與缸筒間、缸筒與氣浮座間均采用O型圈密封。

本發(fā)明的設(shè)計思路及優(yōu)點表現(xiàn)在：

在缸筒外增加一個儲氣套，儲氣套與缸筒間形成儲氣腔，儲氣腔通過氣管連接比例閥和儲氣罐，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，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及穩(wěn)定性。

缸筒底座上安裝力傳感器和氣壓壓板，氣壓壓板上設(shè)有第三徑向節(jié)流孔，通過活塞進氣腔自身氣體供氣，氣壓壓板與缸筒間形成氣體潤滑，不存在摩擦力，因為作用在活塞底端的力與作用在氣壓壓板上的力相等，所以通過力傳感器可以測量出活塞輸出的力值大小，通過比例閥調(diào)整儲氣腔內(nèi)氣壓的大小，精確控制輸出的力值且操作方便。

活塞上設(shè)有第一徑向節(jié)流孔，缸筒進氣腔內(nèi)的高壓氣體通過活塞上的進氣孔進入第一徑向節(jié)流孔，在缸筒與活塞的間隙形成氣膜；缸筒密封端設(shè)有第二徑向節(jié)流孔，通過氣浮座上的氣浮進氣口進行獨立供氣，為輸出軸提供潤滑和支撐；結(jié)構(gòu)及供氣方式簡單、承載能力好。

徑向節(jié)流孔附近均設(shè)有卸壓槽，卸壓槽與外界常壓相通，一方面防止缸筒內(nèi)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(nèi)形成常壓區(qū)，促進氣膜的形成。