[發明專利]氣-電復合控制執行器

有效

• 申請號: 201811208567.2
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109236790B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 李小寧;楊嘉斌
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F15B15/14
• 分類號: F15B15/14;F15B15/22;F15B15/20;H02K7/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種氣?電復合控制執行器，包括底板、殼體、氣動驅動組件和電機驅動組件；殼體為無底蓋的殼體，底板固定在殼體的底部，殼體兩端分別設有圓孔；氣動驅動組件置于殼體內，電機驅動組件一端置于殼體內，另一端穿過一個圓孔位于殼體外，氣動驅動組件一端自殼體的另一個圓孔中伸出，另一端與位于殼體內的電機驅動組件端部相連。本發明能夠結合氣動驅動和電機驅動的優點，實現大行程內的快速精確位移。

技術領域

本發明涉及氣壓傳動與控制工程領域，具體涉及一種氣-電復合控制執行器。

背景技術

氣動技術以其使用安全、無污染、結構簡單、維護方便、工作可靠、成本低、壽命長等優點，在自動化領域得到了迅速的發展及應用。

氣缸是一種以壓縮空氣為動力源，將壓縮空氣的勢能轉化成機械能的執行元件，它的動作形式有往復運動和擺動，具有動作速度快，輸出力質量比大，操作簡單成本低的優點。傳統的氣缸定位依靠的是機械擋塊定位或磁性開關定位，但這些方式只能使氣缸在固定位置停止，且定位精度較低，一般在1mm左右。氣動伺服技術是依靠成本較高的伺服閥或者高速開關閥和位移傳感器的位置反饋，結合現代控制理論，對氣缸進行控制，能夠在任意位置定位，精度能達到0.5mm，但依然較低。

電動直線執行器(電缸)是一種將伺服電機或步進電機和絲杠連接，將電機的旋轉運動轉化成直線運動的執行元件。利用現代控制技術、伺服控制器和反饋系統，電缸可以在任意中間位置高精度定位，精度可達0.02mm。但是電缸的運動速度較慢，且大行程的滾珠絲桿成本很高。

氣缸和電缸在各自技術領域都有成熟的現有技術，氣缸具有高速和低成本的優點，電缸具有高精度的優點。

中國專利CN 106602789A提出了一種《氣動與電機混合驅動直線執行器》，它的活塞內設置了小型的第二活塞，套筒螺母一端連接電機另一端設置在氣缸筒內，當活塞運動一定行程后第二活塞伸出和套筒螺母連接，然后電機驅動進行第二段定位。但它的缺點是只能實現單一方向、固定行程范圍內的精確定位，且結構異常復雜。

中國專利CN 103629195B提出了《一種能連續精確控制行程的電機氣缸聯動裝置》，通過一個電機和兩個氣缸聯動，一級氣缸的前后缸筒和二級氣缸后前缸筒氣路連接，通過電機推動其中一個氣缸從而帶動另一個氣缸的運動，這個裝置的最后控制精度仍然由氣缸的特性決定，并且由于氣體的非線性和氣缸低速爬行的特性，這個裝置并不能很有效的提高定位精度。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種氣-電復合控制執行器，解決了高速和較高精度不能同時滿足的問題。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種氣-電復合控制執行器，包括底板、殼體、氣動驅動組件和電機驅動組件；殼體為無底蓋的殼體，底板固定在殼體的底部，殼體兩端分別設有圓孔；氣動驅動組件置于殼體內，電機驅動組件一端置于殼體內，另一端穿過一個圓孔位于殼體外，氣動驅動組件一端自殼體的另一個圓孔中伸出，另一端與位于殼體內的電機驅動組件端部相連。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：

(1)本發明充分利用了氣缸和電機驅動的各自優點，并在活塞桿中內置了位移傳感器，克服了氣動驅動定位精度低、電缸運動速度慢的缺陷，同時實現了反饋控制。

(2)在設定的行程后，在全行程(如500mm)的絕大部分，利用氣缸的高速運動，快速靠近；在進入預設的切換行程距離范圍內(如5mm)，抱緊氣缸即刻鎖死。這時氣缸及其帶動的負載就作為一個整體負載，由電機-絲杠螺母副驅動，實現最后小行程(如5mm)內的高精度定位。

(3)本發明的最快運動速度由氣缸決定，可達1000mm/s，定位精度由滾珠絲杠和傳感器精度決定，可達0.01mm，定位精度高。

附圖說明

圖1為本發明的剖視圖。