一種高精度的恒力輸出氣浮裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高精度的恒力輸出氣浮裝置，包括輸出氣缸、補(bǔ)償氣缸、激光位移傳感器、直線電機(jī)；所述輸出氣缸包括缸筒、第一活塞、輸出軸、儲(chǔ)氣套、氣壓壓板，所述補(bǔ)償氣缸包括補(bǔ)償筒、第二活塞、活塞桿；所述第一活塞套裝在缸筒內(nèi)，所述第一活塞連接輸出軸，所述儲(chǔ)氣套套裝在缸筒外且與缸筒間形成儲(chǔ)氣腔，所述補(bǔ)償筒一端與儲(chǔ)氣套固定且內(nèi)腔和儲(chǔ)氣腔相通，所述第二活塞套裝在補(bǔ)償筒內(nèi)，所述第二活塞連接活塞桿，所述活塞桿穿過端蓋和空氣軸承與直線電機(jī)連接，所述激光位移傳感器固定在缸筒上；本發(fā)明增加了補(bǔ)償氣缸和儲(chǔ)氣套，增大了缸筒進(jìn)氣腔的容積，通過體積補(bǔ)償和氣壓控制，可實(shí)現(xiàn)精確的、高速的恒力輸出，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、穩(wěn)定性好。
【專利說明】ー種高精度的恒カ輸出氣浮裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及恒カ輸出裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)其不同的應(yīng)用環(huán)境及應(yīng)用要求，恒カ輸出有多種結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。動(dòng)態(tài)恒力輸出是指將一個(gè)恒定的カ值加載在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)エ件上。
[0003]通過砝碼與目標(biāo)エ件吊掛是最為簡(jiǎn)單和常用的施加恒カ的方法，由于砝碼質(zhì)量恒定，所以作用在目標(biāo)エ件上的力保持不變，但是當(dāng)目標(biāo)エ件做加速或減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，砝碼會(huì)因自身慣性カ的影響而產(chǎn)生ー個(gè)作用的目標(biāo)エ件上的附加的力，且砝碼質(zhì)量越大影響越大，因此這種方法只適用于目標(biāo)エ件低速或勻速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。カ矩電機(jī)、液壓氣缸等也常被應(yīng)用于恒カ輸出領(lǐng)域。如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01120495617.7的“恒カ輸出的液壓裝置”就公布了一種通過PLC控制器、電磁比例閥、壓カ傳感器輸出精確カ值的液壓裝置，但是此裝置中壓力傳感器安裝在液壓裝置的輸出端，壓カ傳感器處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此會(huì)影響測(cè)量值的精確度。氣浮無(wú)摩擦氣缸在實(shí)現(xiàn)超精密恒カ輸出控制、微壓動(dòng)作控制中得到廣泛應(yīng)用?；钊c缸筒間通過氣體潤(rùn)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)，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(wú)摩擦氣缸一般用來(lái)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有恒カ輸出裝置中輸出力值難以保持恒定、傳感器測(cè)量不夠精準(zhǔn)、恒カ輸出精度不高等問題，本發(fā)明提供一種輸出力值精確、穩(wěn)定性好的ー種高精度的恒カ輸出氣
浮裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]ー種高精度的恒カ輸出氣浮裝置,包括輸出氣缸、補(bǔ)償氣缸；所述輸出氣缸包括缸筒、第一活塞、輸出軸、儲(chǔ)氣套、氣壓壓板，所述補(bǔ)償氣缸包括補(bǔ)償筒、第二活塞、活塞桿；所述ー種高精度的恒カ輸出氣浮裝置還包括激光位移傳感器、直線電機(jī)。
[0007]所述第一活塞套裝在缸筒內(nèi)且與缸筒內(nèi)壁間存在極小間隙，所述第一活塞連接輸出軸，所述儲(chǔ)氣套套裝在缸筒外且與缸筒間形成儲(chǔ)氣腔，所述補(bǔ)償筒一端與儲(chǔ)氣套固定且內(nèi)腔和儲(chǔ)氣腔相通，所述補(bǔ)償筒另一端安裝端蓋，所述第二活塞套裝在補(bǔ)償筒內(nèi)，所述第二活塞連接活塞桿，所述端蓋外固定空氣軸承，所述活塞桿穿過端蓋和空氣軸承與直線電機(jī)連接。
[0008]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。
[0009]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カ傳感器，所述カ傳感器固定在底蓋上，所述底蓋上開有出氣ロ。[0010]所述激光位移傳感器固定在缸筒上，所述輸出軸上套裝反光板，所述激光位移傳感器和反光板位置相対。
[0011]所述第一活塞上無(wú)輸出軸的一端中心開有進(jìn)氣孔，所述第一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(jìn)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。
[0012]所述第一活塞上開有第一卸壓槽；所述第一泄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(wú)輸出軸的ー端；所述第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔、進(jìn)氣孔間相互隔離。
[0013]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(jìn)氣ロ。
[0014]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。
[0015]所述缸筒靠近氣壓壓板的一端均布進(jìn)氣孔，所述進(jìn)氣孔連通缸筒內(nèi)腔和儲(chǔ)氣腔。所述缸筒靠近密封端設(shè)有出氣孔，所述出氣孔與外界大氣相通。
[0016]所述儲(chǔ)氣套上開有儲(chǔ)氣進(jìn)氣ロ，所述儲(chǔ)氣進(jìn)氣ロ通過氣管連接比例閥。
[0017]所述儲(chǔ)氣套與缸筒間、缸筒與氣浮座間均采用0型圈密封。
[0018]本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路及優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在:
[0019]由于活塞橫截面積一定，所以只要保證進(jìn)入到缸筒內(nèi)腔的氣體壓カ恒定，則可保證輸出的カ值恒定。但是活塞移動(dòng)引起腔體容積變化，氣體補(bǔ)償存在一定的滯后性，從而引起氣壓瞬變，導(dǎo)致輸出力波動(dòng)。因此，本發(fā)明增加了補(bǔ)償氣缸和儲(chǔ)氣套，儲(chǔ)氣套與缸筒間形成儲(chǔ)氣腔，儲(chǔ)氣腔與缸筒內(nèi)腔相通，相當(dāng)于增大了缸筒進(jìn)氣腔的容積，補(bǔ)償筒和儲(chǔ)氣腔相通，因此，通過激光位移傳感器可測(cè)量輸出氣缸內(nèi)第一活塞的位移，然后通過直線電機(jī)控制補(bǔ)償氣缸內(nèi)第二活塞移動(dòng)相應(yīng)的位移，保證儲(chǔ)氣腔內(nèi)容積保持不變，避免了輸出軸運(yùn)動(dòng)而引起的壓カ波動(dòng)；通過體積補(bǔ)償和氣壓控制，可實(shí)現(xiàn)精確的、高速的恒カ輸出。
[0020]儲(chǔ)氣套通過氣管連接比例閥和儲(chǔ)氣罐，通過比例閥可控制儲(chǔ)氣腔內(nèi)的壓カ大?。桓淄驳鬃习惭b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(jìn)氣腔自身氣體供氣，氣壓壓板與缸筒間形成氣體潤(rùn)滑，不存在摩擦力，因?yàn)樽饔迷诨钊锥说牧εc作用在氣壓壓板上的力相等，所以通過カ傳感器可以測(cè)量出活塞輸出的カ值大小，通過比例閥調(diào)整儲(chǔ)氣腔內(nèi)氣壓的大小，精確控制輸出的カ值且操作方便。
[0021]活塞上設(shè)有第一徑向節(jié)流孔，缸筒進(jìn)氣腔內(nèi)的高壓氣體通過活塞上的進(jìn)氣孔進(jìn)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(jìn)氣ロ進(jìn)行獨(dú)立供氣，為輸出軸提供潤(rùn)滑和支撐；結(jié)構(gòu)及供氣方式簡(jiǎn)單、承載能力好。
[0022]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(jìn)入氣浮間隙對(duì)氣膜產(chǎn)生影響，起到密封作用，另ー方面在間隙內(nèi)形成常壓區(qū)，促進(jìn)氣膜的形成。[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、穩(wěn)定性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是ー種高精度的恒カ輸出氣浮裝置
[0025]示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0026] 結(jié)合圖1，ー種高精度的恒カ輸出氣浮裝置，包括輸出氣缸、補(bǔ)償氣缸；輸出氣缸包括缸筒6、第一活塞19、輸出軸1、儲(chǔ)氣套8、氣壓壓板18,補(bǔ)償氣缸包括補(bǔ)償筒23、第二活塞22、活塞桿24 ;所述ー種高精度的恒カ輸出氣浮裝置還包括直線電機(jī)27、激光位移傳感器28。
[0027]第一活塞19套裝在缸筒6內(nèi)且與缸筒內(nèi)壁間存在極小間隙，第一活塞19連接輸出軸1，儲(chǔ)氣套8套裝在缸筒6外且與缸筒間形成儲(chǔ)氣腔9，補(bǔ)償筒23 —端與儲(chǔ)氣套8固定且內(nèi)腔和儲(chǔ)氣腔9相通，補(bǔ)償筒23另一端安裝端蓋25，第二活塞22套裝在補(bǔ)償筒23內(nèi)，第二活塞22連接活塞桿24，端蓋25外固定空氣軸承26，活塞桿24穿過端蓋25和空氣軸承26與直線電機(jī)27連接。
[0028]缸筒6包含一段缸筒密封端,輸出軸I穿過缸筒密封端且和缸筒密封端內(nèi)壁間形成極小間隙，缸筒6另一端安裝底蓋15。
[0029]氣壓壓板18套裝在缸筒6內(nèi)且與缸筒內(nèi)壁間存在極小間隙，氣壓壓板18下安裝力傳感器17，力傳感器17固定在底蓋上15，底蓋上開有出氣ロ 16。
[0030]激光位移傳感器28固定在缸筒6上,輸出軸I上套裝反光板29,激光位移傳感器28和反光板29位置相對(duì)。
[0031]第一活塞19上無(wú)輸出軸的一端中心開有進(jìn)氣孔,第一活塞上沿圓周均布第一徑向節(jié)流孔20,第一徑向節(jié)流孔20與進(jìn)氣孔相通,第一徑向節(jié)流孔20內(nèi)安裝節(jié)流塞；第一徑向節(jié)流孔20沿軸向方向有兩組。
[0032]第一活塞上開有第一卸壓槽，第一泄壓槽包含活塞19外圓柱面上沿圓周方向的凹槽21、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；軸向盲孔通向輸出軸I與缸筒5間的內(nèi)腔，凹槽21位于第一徑向節(jié)流孔20的側(cè)面且靠近活塞19上無(wú)輸出軸的ー端；第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔20、進(jìn)氣孔間相互隔離。
[0033]缸筒密封端沿圓周方向均布第二徑向節(jié)流孔4，第二徑向節(jié)流孔4沿軸向上有三組，第二徑向節(jié)流孔4內(nèi)安裝節(jié)流塞；缸筒密封端外套裝氣浮座2，缸筒密封端與氣浮座2間設(shè)有密封腔，密封腔與第二徑向節(jié)流孔4相通；氣浮座2上設(shè)有氣浮進(jìn)氣ロ 3。
[0034]氣壓壓板18上沿圓周均布第三徑向節(jié)流孔14，第三徑向節(jié)流孔14與缸筒內(nèi)腔相通,第三徑向節(jié)流孔14內(nèi)安裝節(jié)流塞。
[0035]缸筒6靠近氣壓壓板18的一端均布進(jìn)氣孔13，進(jìn)氣孔13連通缸筒內(nèi)腔和儲(chǔ)氣腔9。缸筒6靠近缸筒密封端設(shè)有出氣孔7,出氣孔7與外界大氣相通。
[0036]儲(chǔ)氣套8上開有儲(chǔ)氣進(jìn)氣ロ 10，儲(chǔ)氣進(jìn)氣ロ 10通過氣管11連接比例閥12。
[0037]儲(chǔ)氣套8與缸筒6間、缸筒6與氣浮座2間均采用0型圈5密封。
【權(quán)利要求】
1.ー種高精度的恒カ輸出氣浮裝置，其特征在于:包括輸出氣缸、補(bǔ)償氣缸；所述輸出氣缸包括缸筒、第一活塞、輸出軸、儲(chǔ)氣套、氣壓壓板，所述補(bǔ)償氣缸包括補(bǔ)償筒、第二活塞、活塞桿；所述ー種高精度的恒カ輸出氣浮裝置還包括激光位移傳感器、直線電機(jī)； 所述第一活塞套裝在缸筒內(nèi)且與缸筒內(nèi)壁間存在極小間隙，所述第一活塞連接輸出軸，所述儲(chǔ)氣套套裝在缸筒外且與缸筒間形成儲(chǔ)氣腔，所述補(bǔ)償筒一端與儲(chǔ)氣套固定且內(nèi)腔和儲(chǔ)氣腔相通，所述補(bǔ)償筒另一端安裝端蓋，所述第二活塞套裝在補(bǔ)償筒內(nèi)，所述第二活塞連接活塞桿，所述端蓋外固定空氣軸承，所述活塞桿穿過端蓋和空氣軸承與直線電機(jī)連接; 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カ傳感器，所述カ傳感器固定在底蓋上，所述底蓋上開有出氣ロ ； 所述激光位移傳感器固定在缸筒上，所述輸出軸上套裝反光板，所述激光位移傳感器和反光板位置相對(duì)； 所述第一活塞上無(wú)輸出軸的一端中心開有進(jìn)氣孔，所述第一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(jìn)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； 所述第一活塞上開有第一卸壓槽；所述第一泄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(wú)輸出軸的一端；所述第一卸壓槽與第一徑向節(jié)流孔、進(jìn)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(jìn)氣ロ ； 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(jìn)氣孔，所述進(jìn)氣孔連通缸筒內(nèi)腔和儲(chǔ)氣腔；所述缸筒靠近密封端設(shè)有出氣孔，所述出氣孔與外界大氣相通； 所述儲(chǔ)氣套上開有儲(chǔ)氣進(jìn)氣ロ，所述儲(chǔ)氣進(jìn)氣ロ通過氣管連接比例閥。
【文檔編號(hào)】F15B15/20GK103527570SQ201310504567
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】謝毅 申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)