CN101275595A - 双作用气缸的定位控制机构 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种双作用气缸的定位控制机构。将供给用电磁阀连接在双作用主气缸的第一压力室和空气源之间，该双作用主气缸具有测定活塞动作位置的测长传感器，并且将停止用电磁阀连接在第二压力室和空气源之间，当活塞的动作目标位置输入控制器时，为使测长传感器的测定位置和目标位置一致，该控制器控制打开、关闭所述各电磁阀并将活塞移动到目标位置，当到达目标位置时，将空气封入所述各压力室，由此，使该活塞停止并使其保持在停止位置。

Description

双作用气缸的定位控制机构
技术领域
本发明涉及一种定位控制机构，该机构可对工件的运送、卡夹或加工等中使用的气缸的动作位置任意进行定位控制，换言之，涉及一种可任意改变或调整对工件的力作用点位置的气缸定位控制机构，尤其涉及一种用于双作用气缸的控制机构。
背景技术
在工件的运送、卡夹或加工等作业中使用的执行机构利用空气、液压或电等能量进行动作。其中，利用电能的电动式执行机构虽然具有可自由改变或调整动作位置的优点，但其结构比较复杂，若执行机构是可直线动作的结构，则其结构更复杂。此外，若欲获得较大的作用力，则不可避免会使得执行机构大型化和能耗变高，并且，在保持在一定的停止位置时，需要在其间连续供给其电力，因此，从节能的方面来看，损失也较大。此外，在作用力经由杆等加到负载上时，执行机构的动力传递部受到直接冲击，不仅容易导致机械性损失，还可能让负载也承受不必要的反作用力。
另一方面，作为利用空气的执行机构众所周知有气缸。所述气缸是将压缩空气的能量转换为直线运动的结构，分为双作用气缸和单作用气缸，所述双作用气缸通过将空气交互供给到活塞两侧的压力室，使该活塞往复移动，所述单作用气缸利用向活塞两侧中一侧的压力室供给空气和从该压力室排出空气，并利用设置在相反侧的弹簧的加载力使活塞往复移动。与所述电动式执行机构相比，所述两种气缸中任何一种类型都可简易地获得直线运动，所以可广泛应用在各种作业工序中。
然而，通常情况下，所述气缸中活塞的动作行程被以机械的方式决定，活塞在由止挡器等规定的前进端的位置和后退端的位置之间往复动作，要改变或调整所述动作行程(动作位置)则比较困难。尤其是任意地改变或调整动作行程比较困难。因此，通常情况下，会根据作业内容分开使用具有不同动作行程的气缸。
发明内容
本发明的目的在于，通过采用传感器和电磁阀的简单定位的控制机构，使双作用气缸中的活塞可根据作业内容任意地改变或调整其动作位置。
为达到上述目的，本发明的定位控制机构具有：双作用主气缸，其在活塞两侧具有第一压力室和第二压力室，通过向这些压力室供给或从其中排出空气，驱动所述活塞被往复移动；测长传感器，其在活塞的整个行程上来测定所述活塞的动作位置；具有空气源的空气供给部；主空气回路，其介于该空气供给部和所述主气缸之间；控制器，其电控该主空气回路。
所述主空气回路具有连接所述空气供给部、主气缸的第一压力室的第一空气流路和连接所述空气供给部、主气缸的第二压力室的第二空气流路，所述第一空气流路上连接有连通或断开该第一空气流路的二通式供给用电磁阀，在比该供给用电磁阀靠第一压力室的位置，连接有将该第一压力室和大气通断或断开的二通式排气用电磁阀，在将所述第二压力室维持在相对于大气非打开的状态下，所述第二空气流路从所述空气供给部将设定压力的空气导入所述第二压力室。
另外，所述控制器电连接所述测长传感器和各电磁阀，并具有用于输入所述活塞的动作目标位置的输入装置，根据该输入装置输入的目标位置信息和所述测长传感器的测定位置信息的比较结果，所述控制器控制所述各电磁阀打开、关闭，将所述活塞移动到目标位置并让其停止在该位置，当让活塞前进时，使所述供给用电磁阀处于打开状态，连通空气供给部和第一压力室，并且，使所述排气用电磁阀处于关闭状态，使该第一压力室相对大气隔断，当让活塞后退时，使所述供给用电磁阀处于关闭状态，隔断所述空气供给部和第一压力室，并且，使所述排气用电磁阀处于打开状态，使该第一压力室向大气打开，当让活塞停止在目标位置并使其保持在该停止位置时，让所述供给用电磁阀和排气用电磁阀都处于关闭状态，将空气封入所述第一压力室内。
采用本发明，可通过使用由测长传感器、多个二通电磁阀和控制器构成的简单的定位控制机构，完全不进行机械调整等，就可根据作业内容任意地改变或调整双作用气缸中的活塞的动作位置。
本发明中，作为优选，所述主空气回路具有与所述第二空气流路相连接并利用所述控制器控制其打开、关闭的二通式停止用电磁阀，该停止用电磁阀在所述活塞前进时和后退时变为打开状态，使所述第二空气流路处于导通状态，且该停止用电磁阀在所述活塞停止时和所述活塞被保持在停止位置时变为关闭状态，使所述第二空气流路处于隔断状态，将空气封入所述第二压力室内。
采用本发明，除所述主气缸之外，还具有不带测长传感器的双作用从气缸，该从气缸与所述主气缸并联连接于所述主空气回路，所述从气缸可由该主空气回路以仿照所述主气缸的方式被定位控制。
或者，也可为如下结构，除所述主气缸和主空气回路之外，还具有不带测长传感器的双作用从气缸和与该从气缸相连接的从空气回路，且该从空气回路具有与所述主空气回路相同的结构，该从气缸和从空气回路与所述主气缸和主空气回路并联连接于所述空气供给部和控制器，所述从气缸和从空气回路以仿照该主气缸和主空气回路的方式被定位控制。
该情况下，所述从空气回路中的停止用电磁阀可共用所述主空气回路的停止用电磁阀。
另外，本发明中，作为优选，所述空气供给部具有用于将气压保持在设定压力的调压阀。
附图说明
图1是表示本发明定位控制机构的第一实施方式的连接图。
图2是表示本发明定位控制机构的第二实施方式的连接图。
图3是表示本发明定位控制机构的第三实施方式的连接图。
图4是表示本发明定位控制机构的第四实施方式的连接图。
图5是表示本发明定位控制机构的第五实施方式的连接图。
图6是表示空气供给部的不同结构例的连接图。
具体实施方式
图1中，本发明的双作用气缸的定位控制机构的第一实施方式用符号表示。该第一实施方式的定位控制机构1A中，附图标记2表示由双作用气缸构成的主气缸，附图标记3表示用于向该主气缸2供给压缩空气的空气供给部，附图标记4表示介于该空气供给部3和所述主气缸2之间的主空气回路，附图标记5表示电控该主空气回路4的控制器。
所述主气缸2在活塞10的两侧具有第一压力室11和第二压力室12，通过对该压力室11、12供排空气，驱动所述活塞10在该主气缸2内部直线性往复移动。所述活塞10的单两侧中的一侧连接有作业用杆13，该杆13贯穿所述第二压力室12，并从该主气缸2的顶端向外部伸出，与工件抵接，由此，将用于运送、卡夹或加工等的作用力传递到该工件上。
在所述活塞10上，与安装所述杆13的一侧相反的一侧连接有测长杆14，该测长杆14的直径和剖面积小于该杆13的直径和横截面积，该测长杆14贯穿所述第一压力室11，并从主气缸2的基端向外部伸出，达到该主气缸2上附设的测长传感器6的位置。此外，用该测长传感器6检测所述测长杆14的位移，由此所述活塞10(进而杆13)的动作位置在其整个行程范围内被测定。来自该测长传感器6的位置测定信号反馈到所述控制器5。
所述动作位置的测定是通过测长传感器6以磁力、电力或光学的方式读取所述测长杆14上的刻度而进行的，但所述测长传感器6的测定方式不限于这种采用测长杆14的方法，也可采用其它测定方法。
所述空气供给部3具有：空气源16，其输出压缩空气；带冷凝水排出功能的过滤器18和油雾分离器19，它们串联连接到与该空气源16连通的供给流路17中；第一调压阀24和第二调压阀25，其分别连接在与所述供给流路17相连的第一分支流路20和第二分支流路21。所述第一分支流路20是经由所述主空气回路4的第一空气流路26将空气供给到主气缸2的第一压力室11的流路，所述第二分支流路21是经由所述主空气回路4的第二空气流路27将空气供给到主气缸2的第二压力室12的流路。
另外，所述调压阀24、25用于将气压保持在设定压力，并由带溢流功能的减压阀构成，并且，从第一调压阀24输出的气压P1和从第二调压阀25输出的气压P2被设定为如下关系：P1≥P2。
所述主空气回路4具有将所述空气供给部3分别与主气缸2的第一压力室11和第二压力室12连结起来的所述第一空气流路26和所述第二空气流路27。其中，在第一空气流路26上，连接有将该第一空气流路26连通或断开的二通式供给用电磁阀30，并且，在比该供给用电磁阀30靠第一压力室11侧的位置，连接有将该第一压力室11和大气连通或断开的二通式排气用电磁阀31，所述第二空气流路27上，连接有将该第二空气流路27连通或断开的二通式停止用电磁阀32。另外，所述第一空气流路26和所述第二空气流路27上，分别连接有由并联连接可调节气阀28a和止回阀28b而构成的速度控制器28。通过用可调节气阀28a限制流入所述压力室11、12或从该压力室流出的空气的流量，该速度控制器28可调整所述活塞10的动作速度，但该速度控制器28并非必须设置。
所述控制器5电连接所述测长传感器6和各电磁阀30、31、32，并具有用于输入所述活塞10的动作目标位置的输入装置7。该输入装置7例如利用按键操作、电钮操作或电位器操作，输入活塞10的前进端和/或后退端的位置、或以前进端或后退端为基准的活塞10的动作行程等，从而当利用该输入装置7输入目标位置时，所述控制器5比较所述目标位置信息和所述测长传感器6的测定位置信息，并根据该比较结果控制所述各电磁阀30、31、32打开或关闭，由此，使所述活塞10移动到所述目标位置，停止在该位置，并保持该停止位置。
下面具体说明所述控制器5的控制例。当前，当利用所述输入装置7将活塞10的前进端和后退端的位置作为目标位置输入时，利用该控制器5，可使所述活塞10在该前进端和后退端之间往复移动。在所述活塞10从后退端前进到前进端的前进行程中，利用所述控制器5将供给用电磁阀30和停止用电磁阀32同时切换到打开状态，所述空气供给部3分别与第一压力室11和第二压力室12连通，所述排气用电磁阀31切换到关闭状态，该第一压力室11相对于大气被隔断。这样一来，P1和P2的压缩空气从空气供给部3被供给到所述第一压力室11和第二压力室12，作用在第一压力室11侧的活塞面(面积S1)上的流体压作用力(P1·S1)大于作用在第二压力室12侧的活塞面(面积S2)上的流体压作用力(P2·S2)，因此，所述活塞10和杆13前进。
所述活塞10的动作位置始终由所述测长传感器6经由测长杆14测定，并作为测定位置信息反馈到所述控制器5。然后，在该控制器5中，比较该测定位置信息和所述目标位置信息并继续控制所述电磁阀，直到二者的偏差变为零。
当所述活塞10到达前进端而所述目标位置信息和测定位置信息的偏差变为零时，利用所述控制器5将供给用电磁阀30和停止用电磁阀32同时切换到关闭状态，第一空气流路26和第二空气流路27被隔断，空气被封入所述第一压力室11和所述第二压力室12内。由此，所述活塞10停止在前进端位置，并被保持在停止状态。
接下来，在所述活塞10从前进端向后退端后退的后退行程中，利用所述控制器5，使供给用电磁阀30处于关闭状态，第一压力室11从空气供给部3隔断，同时，使所述排气用电磁阀31处于打开状态，该第一压力室11向大气打开，并且使所述停止用电磁阀32处于打开状态，所述空气供给部3和第二压力室12连通。由此，该第二压力室12的气压大于第一压力室11的气压，所以所述活塞10和杆13向后退端移动。
所述活塞10的动作位置始终由所述测长杆14和测长传感器6测定，并作为测定位置信息反馈到所述控制器5。然后，在该控制器5中，比较该测定位置信息和所述目标位置信息并继续控制所述电磁阀，直到二者的偏差变为零。
当所述活塞10到达后退端而所述目标位置信息和测定位置信息的偏差变为零时，利用所述控制器5将排气用电磁阀31和停止用电磁阀32中均切换到关闭状态，空气被封入所述第一压力室11和所述第二压力室12内。因此，所述活塞10停止在后退端，并被保持在该停止位置。
如此，采用所述定位控制机构，利用由测长传感器6、多个两通电磁阀30、31、32以及控制器5构成的简单的定位控制机构，完全不需进行机械调整等，就可根据作业内容任意地改变或调整双作用气缸中的活塞10的动作位置。
图2中示出了本发明定位控制机构的第二实施方式。该第二实施方式的定位控制机构1B中，除具有与所述第一实施方式的定位控制机构1A相同结构的主气缸2、主空气回路4、空气供给部3以及控制器5之外，还具有一个以上不带测长传感器6的双作用从气缸2a，该从气缸2a与所述主气缸2并联连接于所述主空气回路4。于是，当利用所述控制器5控制所述主空气回路4时，所述从气缸2a通过该主空气回路4以仿照所述主气缸2的方式被同步定位控制。
除不具有测长传感器这一点之外，所述从气缸2a具有与所述主气缸2相同的结构和作用，因此，对这些相同结构的部分赋予与主气缸2相同的附图标记，并省略对其结构和作用的说明。
在与所述从气缸2a的第一压力室11相通的第一空气流路26和与第二压力室12相通的第二空气流路27上，可根据需要连接与所述主气缸2上连接的速度控制器相同的速度控制器28。
图3中示出了本发明定位控制机构的第三实施方式。该第三实施方式的定位控制机构1C与所述第二实施方式的定位控制机构1B的不同点在于，在各从气缸2a和空气供给部3之间，与该主空气回路4并联连接有与主空气回路4结构相同的从空气回路4a，各从空气回路4a的供给用电磁阀30、排气用电磁阀31、停止用电磁阀32，分别与所述主空气回路4的供给用电磁阀30、排气用电磁阀31、停止用电磁阀32并联电连接于控制器5。因此，该第三实施方式中，当利用所述控制器5控制所述主空气回路4时，所述各从空气回路4a与该主空气回路4同步动作，由此，所述各从气缸2a以仿照所述主气缸2的方式与该主气缸2被同步定位控制。
第三实施方式的上述之外的结构和其作用与第二实施方式大致相同，所以对该主要的相同结构部分赋予与第二实施方式相同的附图标记，并省略对该结构和作用的说明。
图4中示出了本发明定位控制机构的第四实施方式。该第四实施方式的定位控制机构1D与所述第三实施方式的定位控制机构1C的不同点在于，第三实施方式中设置在从空气回路4a上的停止用电磁阀32在该第四实施方式中被省略，并共用主空气回路4的停止用电磁阀32。即，在所述主空气回路4的第二空气流路27中的流路部分27a上，经由分支流路27b并联连接有各从气缸2a的第二压力室12，其中，流路部分27a用于连接停止用电磁阀32和主气缸2的第二压力室12。
第四实施方式的上述之外的结构和其作用与第三实施方式大致相同，所以对该主要的相同结构部分赋予与第三实施方式相同的附图标记，并省略对其结构和作用的说明。
图5中示出了本发明定位控制机构的第五实施方式。该第五实施方式的定位控制机构1E与所述第一实施方式的定位控制机构1A的不同点在于，主空气回路4中的第二空气流路27中，没有设置第一实施方式那样的停止用电磁阀32。因此，主气缸2的第二压力室12始终经由该第二空气流路27与空气供给部3的第二分支流路21连通，从第二调压阀25输出的设定压力P2的空气总是导入该第二压力室12。
该第五实施方式的上述之外的结构和其作用与第一实施方式大致相同，所以对该主要的相同结构部分赋予与第一实施方式相同的附图标记，并省略对其结构和作用的说明。
即使像该第五实施方式一样省略停止用电磁阀，与设置停止用电磁阀的情况相比，虽然向停止位置的保持精度会差一些，但也完全可以进行气缸的定位控制，并达到本发明的目的。
另外，在上述第二～第四实施方式的定位控制机构中，也可省略停止用电磁阀32。
此外，上述各实施方式中，空气供给部3在第一分支流路20和第二分支流路21上分别具有调压阀24、25，但如图6所示，也可在供给流路17上只设置一个调压阀24。该情况下，第一分支流路20和第二分支流路21在该调压阀24的输出侧分支，并供给相同压力的空气。
此外，上述各实施方式中，主空气回路4或从空气回路4a中的各电磁阀30、31、32既可分别独立设置，又可集合化作为电磁阀组件，或者，也可搭载到对应的主气缸2或从气缸2a上。此外，可将控制器5组装到主气缸上。另外，在设置所述速度控制器28时，可将其组装到对应的主气缸2或从气缸2a上。

Claims (8)

1.一种双作用气缸的定位控制机构，其特征在于，其具有：双作用主气缸，其在活塞两侧具有第一压力室和第二压力室，通过向这些压力室供给或从其中排出空气，驱动所述活塞往复移动；测长传感器，其在活塞的整个行程上来测定所述活塞的动作位置；具有空气源的空气供给部；主空气回路，其介于该空气供给部和所述主气缸之间；控制器，其电控该主空气回路，
所述主空气回路具有连接所述空气供给部、主气缸的第一压力室的第一空气流路和连接所述空气供给部、主气缸的第二压力室的第二空气流路，所述第一空气流路上连接有连通或断开该第一空气流路的二通式供给用电磁阀，在比该供给用电磁阀靠第一压力室的位置，连接有将该第一压力室和大气连通或断开的二通式排气用电磁阀，在将所述第二压力室维持在相对于大气非打开的状态下，所述第二空气流路从所述空气供给部将设定压力的空气导入所述第二压力室，
所述控制器电连接所述测长传感器和各电磁阀，并具有用于输入所述活塞的动作目标位置的输入装置，根据用该输入装置输入的目标位置信息和所述测长传感器的测定位置信息的比较结果，所述控制器控制所述各电磁阀打开、关闭，将所述活塞移动到目标位置并让其停止在该位置，当让活塞前进时，使所述供给用电磁阀处于打开状态，连通空气供给部和第一压力室，并且，使所述排气用电磁阀处于关闭状态，使该第一压力室与大气隔断，当让活塞后退时，使所述供给用电磁阀处于关闭状态，隔断所述空气供给部和第一压力室，并且，使所述排气用电磁阀处于打开状态，使该第一压力室向大气打开，当让活塞停止在目标位置并使其保持在该停止位置时，让所述供给用电磁阀和排气用电磁阀都处于关闭状态，将空气封入所述第一压力室内。
2.根据权利要求1所述的定位控制机构，其特征在于，所述主空气回路具有与所述第二空气流路相连接并利用所述控制器控制其打开、关闭的二通式停止用电磁阀，该停止用电磁阀在所述活塞的前进时和后退时变为打开状态，使所述第二空气流路处于导通状态，且该停止用电磁阀在所述活塞停止时和所述活塞被保持在停止位置时变为关闭状态，使所述第二空气流路处于隔断状态，将空气封入所述第二压力室内。
3.根据权利要求1所述的定位控制机构，其特征在于，除所述主气缸之外，还具有不带测长传感器的双作用从气缸，该从气缸与所述主气缸并联连接于所述主空气回路，所述从气缸可由该主空气回路以仿照所述主气缸的方式被定位控制。
4.根据权利要求2所述的定位控制机构，其特征在于，除所述主气缸之外，还具有不带测长传感器的双作用从气缸，该从气缸与所述主气缸并联连接于所述主空气回路，所述从气缸可由该主空气回路以仿照所述主气缸的方式被定位控制。
5.根据权利要求1所述的定位控制机构，其特征在于，除所述主气缸和主空气回路之外，还具有不带测长传感器的双作用从气缸和与该从气缸相连接的从空气回路，且该从空气回路具有与所述主空气回路相同的结构，该从气缸和从空气回路与所述主气缸和主空气回路并联连接于所述空气供给部和控制器，所述从气缸和从空气回路以仿照该主气缸和主空气回路的方式被定位控制。
6.根据权利要求2所述的定位控制机构，其特征在于，除所述主气缸和主空气回路之外，还具有不带测长传感器的双作用从气缸和与该从气缸相连接的从空气回路，且该从空气回路具有与所述主空气回路相同的结构，该从气缸和从空气回路与所述主气缸和主空气回路并联连接于所述空气供给部和控制器，所述从气缸和从空气回路以仿照该主气缸和主空气回路的方式被定位控制。
7.根据权利要求6所述的定位控制机构，其特征在于，所述从空气回路中的停止用电磁阀共用所述主空气回路的停止用电磁阀。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的定位控制机构，其特征在于，所述空气供给部具有用于将气压保持在设定压力的调压阀。
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