專(zhuān)利名稱(chēng)：致動(dòng)件控制回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種致動(dòng)件控制回路，它可以控制例如一致動(dòng)件如一缸體的移動(dòng)速度。
近些年來(lái)，一氣動(dòng)致動(dòng)件例如一缸體廣泛用于傳送一小物件等，尤其用于電子和電力工業(yè)以及其他工業(yè)領(lǐng)域中。缸體包括沿一缸體室或缸體管做直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。這種缸體在控制活塞移動(dòng)速度時(shí)其使用通常是公知的，這種缸體包括一控制通過(guò)設(shè)在用于向缸體室中供給壓力流體的供給端上的一通道流動(dòng)的壓力流體的流速的入口節(jié)流回路1(見(jiàn)

圖19)，以及一控制通過(guò)設(shè)在用于從缸體室排出壓力流體的排出端上的一通道流動(dòng)的壓力流體的流速的出口節(jié)流回路2(見(jiàn)圖20)。
在圖19和20中，附圖標(biāo)記3表示一包括一單向閥4和一可變節(jié)流閥5的速度控制閥。附圖標(biāo)記6表示一開(kāi)關(guān)電磁操縱閥。附圖標(biāo)記7a和7b分別表示第一和第二缸體室。
但是，例如當(dāng)以低速操縱一氣動(dòng)致動(dòng)件如一缸體以傳送例如一小物件等時(shí)，如果使用入口節(jié)流回路1，則會(huì)間隔重復(fù)移動(dòng)狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)。結(jié)果，就會(huì)產(chǎn)生所謂的粘滑現(xiàn)象的缺陷。其中出現(xiàn)一階梯形的特性曲線(xiàn)，表示時(shí)間和位移量之間的關(guān)系。
此外，常規(guī)技術(shù)的入口節(jié)流回路1的不方便之處在于會(huì)產(chǎn)生所謂的響應(yīng)時(shí)間延遲，其中當(dāng)缸體的操作停止一長(zhǎng)的時(shí)間段后缸體的操作重新開(kāi)始時(shí)，需要起動(dòng)活塞移動(dòng)的時(shí)間延遲。
另一方面，出口節(jié)流回路2的缺陷在于會(huì)產(chǎn)生所謂的跳躍現(xiàn)象，其中當(dāng)缸體的操作停止一長(zhǎng)的時(shí)間段后缸體的操作重新開(kāi)始時(shí)由于活塞的粘附作用，活塞沿缸體室7a(7b)快速移動(dòng)。
本發(fā)明的一總的目的是提供一種致動(dòng)件控制回路，它可以通過(guò)避免產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象和跳躍現(xiàn)象而以一種穩(wěn)定的狀態(tài)在低速下控制致動(dòng)件的移動(dòng)速度。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種致動(dòng)件控制回路，它可以改善當(dāng)缸體操作停止一長(zhǎng)時(shí)間段后缸體操作重新開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)的響應(yīng)時(shí)間的延遲。
下面結(jié)合附圖從以下的詳細(xì)描述中使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、以及優(yōu)點(diǎn)更加顯而易見(jiàn)，其中在附圖中以示例性方式給出本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例。
圖1示出本發(fā)明一第一實(shí)施例中一致動(dòng)件控制回路的回路布置圖；圖2示出組成圖1所示的致動(dòng)件控制回路的一壓力控制閥的布置的縱向剖視圖；圖3示出用于解釋入口節(jié)流式控制裝置和出口節(jié)流式控制裝置的一回路布置；圖4示出表示時(shí)間與活塞位移量和致動(dòng)件控制回路壓力的關(guān)系的特征曲線(xiàn)；圖5示出表示常規(guī)技術(shù)中時(shí)間與出口節(jié)流回路壓力之間關(guān)系的一特征曲線(xiàn)；圖6示出表示常規(guī)技術(shù)中時(shí)間與入口節(jié)流回路壓力之間關(guān)系的一特征曲線(xiàn)；圖7示出表示時(shí)間與致動(dòng)件控制回路壓力之間關(guān)系的一特征曲線(xiàn)；圖8示出在致動(dòng)件停滯2小時(shí)后重新工作時(shí)在第一循環(huán)中獲得的響應(yīng)曲線(xiàn)；圖9示出在致動(dòng)件停滯16小時(shí)后重新工作時(shí)在第一循環(huán)中獲得的響應(yīng)曲線(xiàn)；圖10示出本發(fā)明一第二實(shí)施例的一致動(dòng)件控制回路的一回路布置；圖11示出表示組成圖10中所示致動(dòng)件控制回路的一控制閥的布置的一縱向剖視圖；圖12示出本發(fā)明一第三實(shí)施例的一致動(dòng)件控制回路的一回路布置；圖13示出表示組成圖12中所示致動(dòng)件控制回路的一壓力控制閥的布置的一縱向剖視圖14示出表示圖13中所示的壓力控制閥的一部分縱向剖視圖；圖15示出沿圖14中XV-XV線(xiàn)的一豎直剖視圖；圖16示出沿圖14中XVI-XVI線(xiàn)的一豎直剖視圖；圖17示出沿圖14中XVII-XVII線(xiàn)的一豎直剖視圖；圖18示出表示常規(guī)技術(shù)和本發(fā)明第三實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路的各入口節(jié)流回路的響應(yīng)時(shí)間延遲的特征曲線(xiàn)；圖19示出表示用于控制常規(guī)技術(shù)致動(dòng)件的方法的入口節(jié)流回路的一回路布置；圖20示出表示用于控制常規(guī)技術(shù)致動(dòng)件的方法的出口節(jié)流回路的一回路布置；圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的一致動(dòng)件控制回路10。
致動(dòng)件控制回路10采用入口節(jié)流控制裝置，并且它包括一用于傳送一工件如一小物件的氣動(dòng)缸體(以下也簡(jiǎn)稱(chēng)為“缸體”)12，一設(shè)在缸體12的一供給通道(第一通道)14側(cè)面上的第一速度控制閥16，一設(shè)在缸體12的一排出通道(第二通道)18側(cè)面上的第二速度控制閥20，以及一用于從壓力流體供給源22供給一壓力流體(壓縮空氣)同時(shí)在第一速度控制閥16和第二速度控制閥20之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的開(kāi)關(guān)式電磁操縱閥(開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu))24。
第一速度控制閥16和第二速度控制閥20分別由相同的組成元件構(gòu)成，而且每一個(gè)都包括一單向閥4和一可變節(jié)流閥5。
致動(dòng)件控制回路10進(jìn)一步包括一第一壓力控制閥26，控制閥26插入在第一速度控制閥16和開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24之間的一部分供給通道14中，還包括一第二壓力控制閥28，控制閥28插入在第二速度控制閥20和開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24之間的一部分排出通道18中。在此實(shí)施例中，第一速度控制閥16和第一壓力控制閥26串聯(lián)。同樣，第二速度控制閥20和第二壓力控制閥28也串聯(lián)。第一壓力控制閥26和第二壓力控制閥28起一最小壓力保持機(jī)構(gòu)的作用。
第一壓力控制閥26和第二壓力控制閥28分別由相同的組成元件構(gòu)成，而且每一個(gè)都包括一單向閥和一減壓閥32。當(dāng)壓力流體供給一第一缸體室34a時(shí)第一壓力控制閥26位于自由流動(dòng)狀態(tài)。第二壓力控制閥28起保持排出壓力的作用，這樣當(dāng)壓力流體從一第二缸體室34b中排出時(shí)排出壓力不會(huì)降至低于一預(yù)置壓力。
下面將詳細(xì)解釋第一壓力控制閥26(第二壓力控制閥28)的布置。
如圖2所示，第一壓力控制閥26包括一閥體104，閥體104的形狀基本為圓柱形，并包括一設(shè)在將由一未示出的管件連到開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24上的一第一端上的第一管口100以及一設(shè)在將由第一速度控制閥16連到缸體12上的一第二端上的第二管口102。第一管口100和第二管口102都設(shè)有一用于與一未示出的管件相連接的管接頭裝置106。
一第一圓柱件110設(shè)在閥體104的基本中間的部位，圓柱件110在基本垂直于閥體104軸線(xiàn)方向中延伸并在其第一端的環(huán)形凹槽上設(shè)有單向閥30，一具有一通孔112的第二圓柱件114連接在形成在第一圓柱件110的一第二端上的一孔上。
單向閥30包括一個(gè)舌片16，舌片16根據(jù)由第一管口100提供的壓縮空氣的擠壓作用可以向內(nèi)柔性彎曲。相應(yīng)地，單向閥30如下工作。即，從第一管口100供給的壓縮空氣可以以自由流動(dòng)狀態(tài)流至第二管口102。舌片116由于從第二管口102供給的壓縮空氣的擠壓作用而與閥體104的內(nèi)壁表面接觸。這樣，就阻止壓縮空氣從第二管口102流至第一管口100。換句話(huà)說(shuō)，壓縮空氣在從第一管口100至第二管口102的方向中自由流動(dòng)。但是，禁止壓縮空氣在上述相反方向流動(dòng)，即由于單向閥30的阻止作用阻止從第二管口向第一管口100流動(dòng)。
一在基本垂直于閥體104軸線(xiàn)方向移動(dòng)的移動(dòng)件118可以滑動(dòng)地設(shè)置在第二圓柱件114的通孔112中。移動(dòng)件118由于一彈簧件120的彈性力座落在一底座部122上。相應(yīng)地，第一管口100和第二管口102之間的連通阻塞。在此實(shí)施例中，與第二管口102相通的一室124在第一端由裝有單向閥30的第一圓柱件110的內(nèi)壁表面形成。當(dāng)移動(dòng)件118座落在底座部122上時(shí)，室124處于一其中與第一管口100的連通阻塞的狀態(tài)。
即，移動(dòng)件118處于一種由于彈簧件120的彈性力而總是向下座落在底座部分122上。當(dāng)從第二管口102向室124供給的壓縮空氣的壓力克服彈簧件120的彈性力時(shí)，移動(dòng)件118從底座部分122上分離。當(dāng)彈簧件120的彈性力與壓縮空氣平衡時(shí)，保持預(yù)定的預(yù)置壓力。移動(dòng)件118由一環(huán)形槽協(xié)助裝有一密封環(huán)126，并在其第一端裝有一彈性件128，以緩和當(dāng)移動(dòng)件118座落在密封件122上產(chǎn)生的沖擊。
第二圓柱件114設(shè)有由一鎖緊螺母130緊固的一調(diào)整螺栓132。壓縮移動(dòng)件118向下的彈簧件120的彈性力可以通過(guò)增大或減小調(diào)整螺栓132的旋進(jìn)量可調(diào)整。因此，可以通過(guò)增大或減小調(diào)整螺栓132的旋進(jìn)量以調(diào)整彈簧件120的彈性力而將從缸體12的排出的壓力設(shè)置成為一預(yù)定的最小壓力。
缸體12的活塞36的移動(dòng)速度由第一速度控制閥16和第二速度控制閥20調(diào)整。同圖19所示的常規(guī)技術(shù)的入口節(jié)流回路1相比，排出壓力的低極限值可以通過(guò)提供第一壓力控制閥26和第二壓力控制閥28而設(shè)置成較高。
第一實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路10基本如上所述構(gòu)造。下面將說(shuō)明其操作、功能和效果。
當(dāng)開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24根據(jù)從一未示出的控制件輸入的開(kāi)關(guān)信號(hào)從打開(kāi)(OFF)狀態(tài)切換至閉合(ON)狀態(tài)時(shí)，則從壓力流體供給源22排出的壓縮空氣通過(guò)與供給通道14相通的第一壓力控制閥26以及第一速度控制閥16，并導(dǎo)入第一缸體室34a中。
在此布置中，在第一壓力控制閥26中不產(chǎn)生阻止作用，因此具有自由流動(dòng)狀態(tài)。已通過(guò)第一壓力控制閥26的壓縮空氣在第一速度控制閥16的可變節(jié)流閥5的協(xié)助下得到調(diào)節(jié)，然后導(dǎo)入第一缸體室34a中。即在第一壓力控制閥26中，由于從第一管口100供給的壓縮空氣的擠壓作用舌片116可向內(nèi)柔性彎曲。這樣，第一壓力控制閥26可以使從第一管口100供給的壓縮空氣以自由流動(dòng)狀態(tài)向第二管口102流動(dòng)。
因此，活塞36由于導(dǎo)入第一缸體室34a中的壓縮空氣的擠壓作用在箭頭A方向中移動(dòng)，于是工件W得以傳送。在此過(guò)程中，保持在第二缸體室34b中的壓縮空氣經(jīng)由與排出通道18相通的第二速度控制閥20和第二壓力控制閥28被排至大氣中。在此布置中，在第二速度控制閥20中不產(chǎn)生阻止作用，因此具有自由流動(dòng)狀態(tài)。已通過(guò)第二速度控制閥20的壓縮空氣得到保持，這樣壓力不會(huì)降低至低于預(yù)置的壓力值。
即，以自由流動(dòng)狀態(tài)已通過(guò)第二速度控制閥20壓縮空氣導(dǎo)入第二壓力控制閥28的第二管口102中。導(dǎo)入第二管口102的壓縮空氣由于單向閥30的阻止作用而禁止流動(dòng)，并供至與第二管口102相通的室124。在此布置中，當(dāng)從第二管口102供給的壓縮空氣的壓力(排出壓力)克服彈簧件120的彈性力時(shí)，移動(dòng)件118從底座部122上分離開(kāi)。當(dāng)彈簧件120的彈性力與壓縮空氣的壓力平衡時(shí)，缸體12的排出壓力保持為預(yù)定的預(yù)置壓力。換句話(huà)說(shuō)，第二壓力控制閥28保持排出的壓縮空氣的壓力為預(yù)置壓力。因此，第二壓力控制閥28可以用來(lái)將排出壓力的低極限值設(shè)置成較高。
當(dāng)活塞36在同方向A相反的方向中移動(dòng)時(shí)，第一壓力控制閥26與第二壓力控制閥28的作用相同。
相應(yīng)地，避免了產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象和跳躍現(xiàn)象，而且缸體12的活塞36可以穩(wěn)固地以低速移動(dòng)。
接下來(lái)，通過(guò)使用數(shù)字表述來(lái)解釋這一事實(shí)，即涉及到由當(dāng)操作開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生的活塞36的粘性產(chǎn)生的跳躍現(xiàn)象，基于入口節(jié)流回路1的控制裝置比基于出口節(jié)流回路2的控制裝置更有效。
下面對(duì)圖3所示的氣動(dòng)缸40的一速度控制回路41進(jìn)行描述。
附圖標(biāo)記42a和42b表示節(jié)流，而附圖標(biāo)記43表示一活塞。在圖中和數(shù)字表述中描述和表示的符號(hào)如下A活塞的壓力接收面積；F包括靜態(tài)摩擦力和庫(kù)侖摩擦力的外力；FS最大粘附力；M可動(dòng)件的質(zhì)量；P在第一缸體室34a或第二缸體室34b中的壓力；R氣體常數(shù)；T空氣溫度(絕對(duì)溫度)；V速度；VC缸體40的容積；X位移量；b粘性摩擦系數(shù)；
kp速度控制閥的壓力-流量比率系數(shù)；κ空氣的特定熱比率；ξ阻尼系數(shù)；ωn固有頻率。
用下標(biāo)H表示的符號(hào)表示頂側(cè)，用R表示的符號(hào)表示桿側(cè)，而“a”表示大氣壓力狀態(tài)。
首先，由于當(dāng)操作開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生的粘性而考慮跳躍現(xiàn)象。由下式(1)表示的力平衡方程沿活塞43跳躍的直線(xiàn)給出。
PH0AH＝PR0AR+FS+Pa(AH-AR) (1)在上式(1)中，“0”表示剛好在跳躍之前的初始狀態(tài)?；钊?3克服最大的粘性力FS，并且跳躍以再次到達(dá)平衡狀態(tài)。如果庫(kù)侖摩擦力和動(dòng)摩擦力忽略不計(jì)，上式(1)可以表達(dá)成下式(2)PHAH＝PRAR+Pa(AH-AR)(2)在跳躍過(guò)程中經(jīng)過(guò)的周期時(shí)間很短。因此，有關(guān)缸體室34a、34b內(nèi)的空氣流入量和流出量可以忽略不計(jì)。而且，可以認(rèn)為在第一缸體室34a和第二缸體室34b發(fā)生的狀態(tài)的改變是等溫的?；诖思僭O(shè)，根據(jù)氣態(tài)方程可以得到下式}..........(3)PR(VR0-xJAR)=PR0VR0PH(VR0+xJAH)=PH0VH0]]>在式(3)中，符號(hào)xj表示活塞43從其跳躍移至重新到達(dá)平衡狀態(tài)的位移量(跳躍距離)。
如果忽視不對(duì)稱(chēng)，即如果保持Pa(AH-AR)＝0，則根據(jù)上述式(1)至(3)跳躍量xj可由下式(4)表示xJ=1PR0ARFS(AHVH0+ARVR0)+ARVR0........(4)]]>根據(jù)式(4)，當(dāng)最大粘性力FS變小，排出端上的初始?jí)毫RO變高，而在缸蓋端和活塞桿端上的初始容積變小時(shí)，跳躍距離xj變小。據(jù)此，在有關(guān)圖20所示的常規(guī)技術(shù)的出口回路20的情況下，空氣供給端呈自自流動(dòng)狀態(tài)。因此，VH0≈∞而VR0≈VC反之，在有關(guān)圖19所示的常規(guī)技術(shù)的入口回路1的情況下，空氣供給端受到阻塞，而排出端呈自由流動(dòng)狀態(tài)。因此，VH0≈0而VR0≈∞。相應(yīng)地，為了防止產(chǎn)生跳躍現(xiàn)象，最好使用入口節(jié)流回路1，而且可以增大排出端上的初始?jí)毫Α?br> 接下來(lái)考慮防止出現(xiàn)粘滑現(xiàn)象的方法。
通常，可變節(jié)流閥5的打開(kāi)程度在活塞43移動(dòng)過(guò)程中是固定的。因此，活塞43的移動(dòng)速度的變化由例如在很多場(chǎng)合下為摩擦力的負(fù)載外力的變化引起。在此描述中，傳遞函數(shù)在外力和回路速度之間取得，以表明外力的變化對(duì)活塞43的移動(dòng)速度的影響。
考慮到在水平狀態(tài)中連接的缸體40，活塞43的運(yùn)動(dòng)方程由下式(5)給出Mdvdt+bv=AH(PH-Pa)-AR(PR-Pa)-F......(5)]]>假設(shè)缸體室34a、34b中的空氣溫度等于供給空氣的溫度，而且缸體室34a、34b的狀態(tài)變化是絕熱的。此外，如果忽略不對(duì)稱(chēng)，外力F和活塞43的移動(dòng)速度V之間的傳遞函數(shù)由下式(6)表示V(S)F(S)=-(S+Z)/MS2+2ξωnS+ωn2.......(6)]]>在式(6)中，“S”表示拉普拉斯(Laplace)變量。
式(6)表示在外力變化和由此引起的活塞43的移動(dòng)速度的變化之間傳遞函數(shù)的關(guān)系。根據(jù)式(6)，需要使固有頻率ωn較高，以減小由外力引起的活塞43的移動(dòng)速度的變化。根據(jù)式(7)，應(yīng)在設(shè)在排出端上的第二缸體室34b中保持高壓，以減小具有恒定規(guī)格尺寸的缸體40的固有頻率。
根據(jù)上述分析結(jié)果，最好使用入口節(jié)流控制以抑制跳躍現(xiàn)象，而且可以增大排出端上的初始?jí)毫?。此外，可以揭示以下事?shí)。即，可以有效地在缸體室34a、34b中保持高壓，以抑制產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象。
本發(fā)明第一實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路10是根據(jù)以上考慮在構(gòu)造成的回路。當(dāng)使用致動(dòng)件控制回路10時(shí)，可以抑制當(dāng)操作開(kāi)始時(shí)由活塞36的粘附而產(chǎn)生的粘滑現(xiàn)象和跳躍現(xiàn)象。
接下來(lái)，圖4示出當(dāng)使用第一實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路10時(shí)所得到的響應(yīng)特性曲線(xiàn)。在此實(shí)施例中，通過(guò)分別將供給壓力設(shè)置為0.5MPa，壓力控制閥26、28的預(yù)置壓力(閥壓力)為0.3MPa以及控制速度為65mm/s而進(jìn)行試驗(yàn)。
從圖4中可以容易理解，操作是在一基本均勻的移動(dòng)速度下進(jìn)行，同時(shí)分別保持施加在缸蓋端上的缸體室34a的壓力PH和施加在活塞桿端上的缸體室34b的壓力PR的預(yù)置壓力。
接下來(lái)，通過(guò)使用第一實(shí)施例致動(dòng)件控制回路10以及作為對(duì)比例的入口節(jié)流回路1(見(jiàn)圖19)以及出口節(jié)流回路2(見(jiàn)圖20)進(jìn)行試驗(yàn)。
圖5至7示出當(dāng)分別以氣缸12的活塞36的移動(dòng)速度約為1.7mm/s而連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所獲得的響應(yīng)特性曲線(xiàn)。如圖5所示，在對(duì)比例的出口節(jié)流回路2的情況下，產(chǎn)生所謂的跳躍現(xiàn)象，其中當(dāng)活塞36的操作開(kāi)始時(shí)移動(dòng)量x快速增加。如圖6所示，在對(duì)比例的入口節(jié)流回路1的情況下，產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象，其中在活塞36的移動(dòng)過(guò)程中停止?fàn)顟B(tài)和移動(dòng)狀態(tài)間隔重復(fù)，從而產(chǎn)生一階梯形狀。
與之相比，如圖7所示，在第一實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路10的情況下，既不產(chǎn)生跳躍現(xiàn)象也不產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象，其中活塞36以一低速以穩(wěn)定狀態(tài)移動(dòng)。
圖8和圖9示出當(dāng)以1.3mm/s的速度操作的未示出的致動(dòng)件分別停滯2小時(shí)和16小時(shí)，并隨后又重新起動(dòng)時(shí)所獲得的第一循環(huán)的響應(yīng)曲線(xiàn)。如圖8和9所示，可以理解以下事實(shí)。即，在對(duì)比例的出口回路2和入口回路1的情況下，在停滯后的響應(yīng)中產(chǎn)生顯著的跳躍現(xiàn)象。反之，在第一實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路10的情況下，這種跳躍現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生。
從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，第一實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路10可以有效防止在常規(guī)回路中產(chǎn)生的跳躍現(xiàn)象和粘滑現(xiàn)象。
接下來(lái)，在圖10中示出本發(fā)明第二實(shí)施例的一致動(dòng)件控制回路50。在下面所述的實(shí)施例中，同在圖1所示的第一實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路10相同的組成元件用相同的附圖標(biāo)記表示，對(duì)此不再做詳細(xì)解釋。
第二實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路50的布置不同于第一實(shí)施例，第二實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路50包括一控制閥200a和一控制閥200b，控制閥200a包括彼此整體平行設(shè)置在一缸體12和一開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24之間的一供給通道14的側(cè)面上的一第一速度控制閥52和一第一壓力控制閥54，控制閥200b包括彼此整體平行設(shè)置在一排出通道18的側(cè)面上的一第二速度控制閥56和一第二壓力控制閥58。控制閥200a和控制閥200b由相同的組成元件構(gòu)成。
在此實(shí)施例中，構(gòu)成第一速度控制閥52和第二速度控制閥56的一單向閥4和一可變節(jié)流閥5分別通過(guò)串聯(lián)構(gòu)成。此外，構(gòu)成第一壓力控制閥54和第二壓力控制閥58的一單向閥30和一減壓閥32分別通過(guò)串聯(lián)構(gòu)成。
控制閥200a(200b)的布置將在下面詳細(xì)解釋。同圖2所示的壓力控制閥26(28)相同的構(gòu)成元件由相同的附圖標(biāo)記表示，在此就不做詳細(xì)說(shuō)明。
如圖11所示，控制閥200a(200b)包括一包括設(shè)在其中的可變節(jié)流閥5和單向閥4的圓柱形第一閥體201，一設(shè)置成可在一預(yù)定方向繞第一閥體201的旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)并包括設(shè)在其中的單向閥30和減壓閥32的第二閥體202，以及一設(shè)置成可在一預(yù)定方向繞第二閥體202的一凸塊204的旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的第三閥體206。
由一未示出的管件連在開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24上的一第一管口100設(shè)在第三閥體206的一第一端。用于緊固此管件的一管接頭裝置106設(shè)在第一管口100上。
與通過(guò)第二閥體202的凸塊204設(shè)置的一通道208相通的一通道210形成在第三閥體206的內(nèi)側(cè)。
與缸體12的一缸體室(34a，34b)相通的一第二管口102形成在第一閥體201的一第一端。第二管口102設(shè)置成可以與設(shè)置并插入在第一閥體201的內(nèi)側(cè)的一圓柱形部件212的一通孔214相通。單向閥4安裝在圓柱形部件212的基本中心部位上。單向閥4可以抑制壓縮空氣從第一管口100向第二管口102流動(dòng)，而且從第二管口102向第一管口100的壓縮空氣處于自由流動(dòng)狀態(tài)。圓柱形部件212設(shè)有一孔216，使來(lái)自第二管口102的壓縮空氣向單向閥4流動(dòng)。第一閥體201設(shè)有一孔218，使通過(guò)單向閥4的壓縮空氣可以向第二閥體202流動(dòng)。
調(diào)節(jié)從第一管口100供給的壓縮空氣的流動(dòng)速度的可變節(jié)流閥5設(shè)在第一閥體201的上部?？勺冋{(diào)節(jié)閥5包括一面向與第二閥體202的凸塊204的通道208相通的一通道220的調(diào)節(jié)螺栓222，以及一用于在一預(yù)定位置固定調(diào)節(jié)螺栓222的鎖緊螺母224。插入在通道220和通孔214之間的一孔226中的一插件228設(shè)在調(diào)節(jié)螺栓222的第一端。壓縮空氣的流動(dòng)速度得以調(diào)節(jié)，在形成在孔226和插件228之間的一間隙的幫助下給出一預(yù)定量。在調(diào)節(jié)螺栓222的第二端設(shè)有一把手230。因此，當(dāng)抓住把手230在一預(yù)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺栓222以調(diào)節(jié)旋進(jìn)量時(shí)，間隙則可以得到調(diào)節(jié)。
第二閥體202設(shè)有安裝在第一圓柱形部件232的外表面上的單向閥(第二單向閥)30，以及具有設(shè)有根據(jù)一彈簧件234的彈性力座落在一底座部236上的一移動(dòng)件238的一第二圓柱形部件240的減壓閥32。
以上介紹了控制閥200a(200b)的基本結(jié)構(gòu)。下面將解釋其操作、功能和效果。
從壓力流體供給源22經(jīng)由開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24供給的壓縮空氣導(dǎo)入控制閥200a的第一端口100中。壓縮空氣經(jīng)由通道210和通道208通過(guò)單向閥30，然后在可變節(jié)流閥5的作用下得到調(diào)節(jié)以獲得一預(yù)定流速。壓縮空氣從第二管口102供至缸體12的第一缸體腔34a?；钊?6根據(jù)供給第一缸體室34a的壓縮空氣的作用在箭頭A方向中移動(dòng)。
從第二缸體室34b排出的壓縮空氣導(dǎo)入控制閥200b的第二管口102中。壓縮空氣使單向閥4向內(nèi)柔性彎曲，并通過(guò)單向閥4。壓縮空氣經(jīng)由第一閥體201的孔218導(dǎo)入減壓閥32中。在減壓閥32中，由于單向閥30的阻礙作用使壓縮空氣的流動(dòng)關(guān)閉。壓縮空氣供至與孔218相通的室124。在此過(guò)程中，當(dāng)經(jīng)由孔218供至室124的壓縮空氣的壓力(排出壓力)克服彈簧件234的彈性力時(shí)，移動(dòng)件238從底座部236上脫離。當(dāng)彈簧件234的彈性力與壓縮空氣的壓力平衡時(shí)，缸體12的排出壓力保持預(yù)定的預(yù)置壓力。換句話(huà)說(shuō)，控制閥200b起保持排出的壓縮空氣的壓力為預(yù)置壓力的作用。因此，排出壓力的下限值可以通過(guò)使用控制閥200b而設(shè)置成較高。
當(dāng)活塞36在與箭頭A方向相反的方向中移動(dòng)時(shí)，控制閥200a與控制閥200b以相同的方式起作用。
第二實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路50設(shè)有控制閥200a(200b)，控制閥200a(200b)以整體的形式包括單向閥4，可變節(jié)流閥5，單向閥30和減壓閥32。這樣，整個(gè)設(shè)備可以緊湊，以減小安裝空間。其它的功能和效果同第一實(shí)施例的相同，在此對(duì)其就不做詳細(xì)說(shuō)明。
接下來(lái)，圖12示出本發(fā)明第三實(shí)施例的一致動(dòng)件控制回路60。
第三實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路60包括分別并聯(lián)在一缸體12和一開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24之間的部分上的一第一速度控制閥16和一第二速度控制閥20，以及分別并聯(lián)在開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24和一壓力流體供給源22之間的一通道62的部分上的一裝備減壓裝置的第一減壓閥64a和一裝備減壓裝置的第二減壓閥64b(裝備減壓裝置的壓力控制閥)。
在此實(shí)施例中，每個(gè)第一和第二裝備減壓裝置的減壓閥64a、64b的作用如下。即，從壓力流體供給源22供給的壓縮空氣的壓力得到減小，這樣壓縮空氣供至排出端上的缸體12的一缸體室34b(34a)。相應(yīng)地，排出端上的缸體室34b(34a)中的壓力保持為以前設(shè)置的預(yù)置壓力。當(dāng)排出端上的缸體室34b(34a)中的壓力高于預(yù)置壓力時(shí)，壓力流體排至大氣中。相應(yīng)地，排出端上的缸體室34b(34a)中的壓力保持為以前設(shè)置的預(yù)定壓力。
圖13示出一壓力控制閥300，它由以一種集成公式連接的第一裝備減壓裝置的減壓閥64a、第二裝備減壓裝置的減壓閥64b以及開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24構(gòu)成。
壓力控制閥300包括一基本形成圓柱形形狀的閥體302、一與閥體302的一側(cè)部整體相連的電磁操縱閥體304以及一對(duì)分別設(shè)置成可以關(guān)閉形成在閥體302的兩端上的開(kāi)口的蓋件306。
第一裝備減壓裝置的減壓閥64a和第二裝備減壓裝置的減壓閥64b分別在閥體302內(nèi)側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置。因此，下面僅詳細(xì)說(shuō)明第一減壓閥64a。第二減壓閥64b的相應(yīng)組成元件用相同的附圖標(biāo)記表示，在此就不做詳細(xì)說(shuō)明。
第一裝備減壓裝置的減壓閥64a和第二裝備減壓裝置的減壓閥64b由一連通通道308相通，連通通道308具有一圓形橫截面并形成在閥體302的基本中心部位上。連通通道308經(jīng)由將在后面描述的一第一通道(見(jiàn)圖17)與壓力流體供給源22相通。
閥體302包括在速度控制閥20和開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24之間連通的第一通道310(見(jiàn)圖15)，一經(jīng)由在內(nèi)部形成的一室312用于將從壓力流體供給源22供給的壓力流體排至開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24的第二通道314(見(jiàn)圖16)，以及一根據(jù)設(shè)在開(kāi)關(guān)電磁操縱閥24內(nèi)的一閥芯316的開(kāi)關(guān)作用而將壓縮空氣從開(kāi)關(guān)電磁控制閥24導(dǎo)入閥體302的室312中的第三通道318。
第一裝備減壓裝置的減壓閥64a包括一在其第一端設(shè)有一錐形部320而在其第二端設(shè)有一用于緊靠沿一室322滑動(dòng)的一移動(dòng)件的銷(xiāo)柱部326的閥導(dǎo)件328，一緊固在移動(dòng)件324上并在箭頭D方向擠壓閥導(dǎo)件328的第一彈簧件330，以及一緊固在錐形部320上并在箭頭e方向擠壓閥導(dǎo)件328的第二彈簧件332。第一彈簧件330設(shè)置成其彈性力可以由與一調(diào)節(jié)螺栓334配合的一接收件336協(xié)助而得到調(diào)整。因此，閥導(dǎo)件328根據(jù)第一彈簧件330和第二彈簧件332的壓力調(diào)整作用而基本在水平方向可以移動(dòng)。
調(diào)整螺栓334安裝到一螺母件338上，螺母件338用于在一預(yù)定方向中繞調(diào)節(jié)螺栓334的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。旋進(jìn)量可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺母件338以整體轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺栓334而增大或減小。
閥導(dǎo)件328的錐形部320座落在底座部上。銷(xiāo)柱件326設(shè)置成可以關(guān)閉通過(guò)移動(dòng)件324形成的一通孔340上。因此，當(dāng)從第三通道318導(dǎo)出的壓縮空氣的壓力克服第一彈簧件330的彈性力時(shí)，閥導(dǎo)件328的銷(xiāo)柱件326從移動(dòng)件324上脫離。相應(yīng)地，從移動(dòng)件324的通孔340排出的壓縮空氣從一排出口342被排至外面。
如上所述，從缸體12排出的壓縮空氣的排出壓力可以通過(guò)增大或減小調(diào)節(jié)螺栓334的旋進(jìn)量以調(diào)節(jié)第一彈簧件330的彈性力而保持為所需的最小預(yù)置壓力。
圖19所示的常規(guī)技術(shù)中的入口節(jié)流回路1的不方便之處在于會(huì)產(chǎn)生所謂的響應(yīng)時(shí)間的延遲，其中當(dāng)缸體操作停止一長(zhǎng)時(shí)間段后缸體重新開(kāi)始工作時(shí)時(shí)間一直延遲到活塞開(kāi)始移動(dòng)。
即，會(huì)產(chǎn)生以下缺點(diǎn)。當(dāng)缸體停止一長(zhǎng)時(shí)間段時(shí)(當(dāng)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)停止一長(zhǎng)時(shí)間段后)，當(dāng)操作重新開(kāi)始時(shí)在供給端流速得到調(diào)節(jié)。為此，為了獲得一預(yù)定壓力以通過(guò)供入壓縮空氣驅(qū)動(dòng)活塞，需要一長(zhǎng)的時(shí)間段。響應(yīng)于此活塞的起動(dòng)延遲，于是產(chǎn)生響應(yīng)時(shí)間的延遲。
相反，第三實(shí)施例的致動(dòng)件控制回路60在供給通道14上設(shè)有與入口節(jié)流回路1以相同方式構(gòu)造的第一速度控制閥16。第一速度控制閥16用于控制要供至第一缸體室34a的壓縮空氣的流速。另一方面，第二裝備減壓裝置的減壓閥64b設(shè)置在排出通道18和要從缸體12排出的壓縮空氣的壓力流體供給源22之間。第二缸體室34b的排出壓力由從第二裝備減壓裝置的減壓閥64b中排出的壓縮空氣協(xié)助保持為以前設(shè)置的預(yù)定壓力。
因此，當(dāng)缸體12的操作停止一長(zhǎng)的時(shí)間段時(shí)，壓縮空氣由第二裝備減壓裝置的減壓閥64b(或第一裝備減壓裝置的減壓閥64a)充入。這樣，設(shè)在排出端上的缸體室34b(或第一缸體室34a)保持為具有預(yù)定壓力。結(jié)果，壓縮空氣從此排出的第二缸體室34b(或第一缸體室34a)中的壓力保持以前的特定值。相應(yīng)地，向第二缸體室34b(或第一缸體室34a)充入壓縮空氣的時(shí)間縮短。這樣，同常規(guī)技術(shù)的入口節(jié)流回路1相比可以取得響應(yīng)時(shí)間延遲減小的效果(見(jiàn)圖18)。
權(quán)利要求
1.一種基于使用入口節(jié)流回路用于控制一致動(dòng)件移動(dòng)速度的致動(dòng)件控制回路，所述控制回路包括一用于控制當(dāng)一壓力流體供至所述致動(dòng)件(12)時(shí)給定一自由流動(dòng)狀態(tài)、同時(shí)使從所述致動(dòng)件(12)排出的所述壓力流體的壓力保持為一預(yù)置的預(yù)定壓力的最小壓力保持機(jī)構(gòu)，其特征在于所述最小壓力保持機(jī)構(gòu)包括設(shè)在所述致動(dòng)件(12)的一第一通道(14)的一側(cè)上的一第一壓力控制閥(26，54)和設(shè)在所述致動(dòng)件(12)的一第二通道(18)的一側(cè)上的一第二壓力控制閥(28，58)。
2.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于所述第一壓力控制閥(26，54)和所述第二壓力控制閥(28，58)分別由相同的組成元件構(gòu)成，而且所述控制回路進(jìn)一步包括一設(shè)有一第一管口(100)和一第二管口(102)的閥體(104，201)；一用于將從所述第一管口(100)供給的所述壓力流體以所述自由流動(dòng)狀態(tài)排出所述第二管口(102)并抑制所述壓力流體從所述第二管口(102)向所述第一管口(100)流動(dòng)的單向閥(30)；以及一具有一最小壓力保持功能、用于保持從所述致動(dòng)件(12)排出的所述壓力流體的所述壓力為以前設(shè)置的預(yù)定壓力的減壓閥(32)。
3.如權(quán)利要求2所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于，所述減壓閥(32)包括一用于根據(jù)一彈簧件(120，234)的彈性力的作用座落在一底座部(122，236)上的移動(dòng)件(118，238)，而且當(dāng)導(dǎo)入所述閥體(104，201)中的所述壓力流體的所述壓力克服所述彈簧件(120，234)的所述彈性力時(shí)所述移動(dòng)件(118，238)從所述底座部(122，236)上脫離。
4.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于，所述致動(dòng)件由一氣缸(12)構(gòu)成。
5.一種基于使用入口節(jié)流回路用于控制一致動(dòng)件移動(dòng)速度的致動(dòng)件控制回路，所述控制回路包括一氣缸(12)，設(shè)有一對(duì)用于導(dǎo)入和排出壓縮空氣的管口以及根據(jù)從所述各端口供給的所述壓縮空氣的作用沿缸體室(34a，34b)移動(dòng)的一活塞(36)；一用于供給從一壓縮空氣供給源(22)排出的所述壓縮空氣同時(shí)在所述氣缸(12)的所述第一和第二管口之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)(24)；設(shè)在所述氣缸(12)和所述開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)之間、用于控制要供給所述缸體室34a(34b)的所述壓縮空氣的流速的一第一速度控制閥(16)和一第二速度控制閥(20)；以及設(shè)在所述開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)(24)與所述第一速度控制閥(16)和所述第二速度控制閥(20)之間、用于控制當(dāng)所述壓縮空氣供給所述氣缸(12)時(shí)給定一自由流動(dòng)狀態(tài)、同時(shí)使從所述缸體室34b(34a)排出的所述壓縮空氣的排出壓力保持為一以前設(shè)定的預(yù)定壓力的一第一壓力控制閥(26)和一第二壓力控制閥(28)。
6.如權(quán)利要求5所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于，所述第一壓力控制閥(26)和所述第二壓力控制閥(28)中的每一個(gè)都包括串聯(lián)設(shè)置的一單向閥(30)和一減壓閥(32)。
7.如權(quán)利要求6所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于，所述減壓閥(32)包括根據(jù)一彈簧件(120，234)的彈性力作用座落在一底座部(122，236)上的一移動(dòng)件(118，238)，而且當(dāng)導(dǎo)入一閥體(104，201)中的所述壓縮空氣的壓力克服所述彈簧件(120，234)的所述彈性力時(shí)，所述移動(dòng)件(118，238)從所述底座部(122，236)上脫離。
8.如權(quán)利要求5所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于，每個(gè)所述第一壓力控制閥(26)和所述第二壓力控制閥(28)包括并聯(lián)設(shè)置的一單向閥(30)和一減壓閥(32)。
9.如權(quán)利要求8所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于，所述減壓閥(32)包括根據(jù)一彈簧件(120，234)的彈性力作用座落在一底座部(122，236)上的一移動(dòng)件(118，238)，而且當(dāng)導(dǎo)入一閥體(104，201)中的所述壓縮空氣的壓力克服所述彈簧件(120，234)的彈性力時(shí)，所述移動(dòng)件(118，238)從所述底座部(122，236)上脫離。
10.如權(quán)利要求5所述的致動(dòng)件控制回路，設(shè)有通過(guò)一體組裝所述速度控制閥52(56)和所述壓力控制閥54(58)而形成的一控制閥200a(200b)。
11.如權(quán)利要求10所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于，所述控制閥200a(200b)包括在一第一閥體(201)內(nèi)同軸設(shè)置的一第一單向閥(4)和一可變節(jié)流閥(5)；在一第二閥體(202)中設(shè)置的一第二單向閥(30)和一減壓閥(32)，所述第二閥體(202)設(shè)置成可繞所述第一閥體(201)的一旋轉(zhuǎn)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；以及一可繞所述第二閥體(202)的一凸塊(304)的一旋轉(zhuǎn)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第三閥體(206)、其特征在于所述第一閥體(201)，所述第二閥體(202)以及所述第三閥體(206)通過(guò)分別以一集成方式組裝而形成。
12.一種基于使用入口節(jié)流回路用于控制一致動(dòng)件的移動(dòng)速度的致動(dòng)件控制回路，所述控制回路包括一氣缸(12)，設(shè)有一對(duì)用于導(dǎo)入和排出壓縮空氣的管口以及一根據(jù)從所述各管口供給的所述在壓縮空氣的作用沿缸體室(34a，34b)移動(dòng)的活塞(36)；一用于供給從一壓縮空氣供給源(32)排出的所述壓縮空氣、同時(shí)在所述氣缸(12)的所述第一和第二管口之間轉(zhuǎn)換的開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)(24)；以及一設(shè)置在所述壓縮空氣供給源(22)和所述開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)(24)之間、用于保持從所述缸體室(34b、34a)排出的所述壓縮空氣的排出壓力為以前設(shè)置的一預(yù)定壓力的裝備減壓裝置的壓力控制閥(300)。
13.如權(quán)利要求12所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于，所述裝備減壓裝置的壓力控制閥(300)包括一對(duì)裝備減壓裝置的減壓閥(64a，64b)，而且所述裝備減壓裝置的減壓閥(64a，64b)通過(guò)減小來(lái)自所述壓縮空氣供給源(22)的所述壓縮空氣以向設(shè)置在所述排出端上的所述缸體室(34b，34a)供給所述壓縮空氣而保持設(shè)置在排出端上的所述缸體室(34b，34a)的壓力為所述以前設(shè)置的預(yù)置壓力。
14.如權(quán)利要求12所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于，當(dāng)設(shè)置在所述排出端上的所述缸體室(34b，34a)的壓力高于一預(yù)置壓力時(shí)一裝備減壓裝置的減壓閥(64a，64b)通過(guò)將所述壓縮空氣排至大氣中而保持設(shè)在一排出端上的所述缸體室(34b，34a)的壓力為所述以前設(shè)置的預(yù)置壓力。
15.如權(quán)利要求12所述的致動(dòng)件控制回路，其特征在于，在一閥體(302)中同軸設(shè)有一對(duì)裝備減壓裝置的減壓閥，而且一開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)(24)形成并與所述閥體(302)一體裝配，用于開(kāi)關(guān)流動(dòng)通道，以提供所述壓縮空氣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種致動(dòng)件控制回路,它采用一入口節(jié)流裝置以控制一氣缸(12)的活塞(36)的移動(dòng)速度,并設(shè)有當(dāng)壓縮空氣供給氣缸(12)時(shí)可以處于一自由流動(dòng)狀態(tài)的一第一壓力控制閥(26)和用于保持從氣缸(12)排出的壓縮空氣的排出壓力為一以前設(shè)置的預(yù)定壓力的一第二壓力控制閥(28)。
文檔編號(hào)F15B11/044GK1253241SQ9912344
公開(kāi)日2000年5月17日 申請(qǐng)日期1999年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月5日
發(fā)明者楊清海, 細(xì)野正行 申請(qǐng)人:Smc株式會(huì)社