CN103511390B - 一种带导轨跟随的恒转矩输出装置 - Google Patents

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Abstract

一种带导轨跟随的恒转矩输出装置，包含附加转盘、恒力输出气缸、环形导轨装置、拉绳等；附加转盘套装在工件转轴上，拉绳一端缠绕在附加转盘上，另一端引出连接恒力输出气缸的输出轴，恒力输出气缸与环形导轨装置浮动连接，环形导轨装置与工件转轴同心，所述环形导轨装置可带动恒力输出气缸沿圆周旋转且旋转角度与工件转轴转过的角度同步。本发明通过恒力输出气缸输出恒力，通过拉绳和附加转盘保证作用力的方向始终与附加转盘相切且力臂不变，通过环形导轨装置控制恒力输出气缸同步旋转，保证恒力输出气缸的输出轴位于其有效行程内；可实现低转速状态下的恒转矩加载，精度高、结构简单。

Description

一种带导轨跟随的恒转矩输出装置
技术领域
本发明涉及恒转矩领域，尤其是一种恒转矩的加载。
背景技术
现有技术中，恒转矩加载可通过恒转矩电机和磁粉制动器等来实现，此类加载装置在一定的转速范围内适用，且加载精度不高，对于超过其额定转速的低转速场合，会产生力的突变，转矩难以平衡，因此只能通过其他方式进行恒转矩加载。恒转矩加载过程中既要保证任意位置任意时刻作用在工件转轴上的转矩保持不变，又不能对工件转轴产生附加扰动影响，实现起来比较困难。
发明内容
针对现有恒转矩加载装置难以适应低转速场合的问题，本发明提供一种在低转速状态下控制精度高的、稳定性好的带导轨跟随的恒转矩输出装置。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种带导轨跟随的恒转矩输出装置，包含附加转盘、恒力输出气缸、环形导轨装置、拉绳。
所述附加转盘套装在工件转轴上，所述拉绳一端缠绕在附加转盘上，另一端引出连接恒力输出气缸的输出轴，所述恒力输出气缸与环形导轨装置浮动连接，所述环形导轨装置与工件转轴同心。
所述拉绳和恒力输出气缸至少有两组，所述两组拉绳在附加转盘上的缠绕方向相同且不相互影响。
所述环形导轨装置可带动恒力输出气缸沿圆周旋转，所述环形导轨装置旋转的角度与工件转轴转过的角度同步。
进一步，所述恒力输出气缸与环形导轨装置间通过浮动接头连接。
再进一步，所述恒力输出气缸包括缸筒、活塞、输出轴、储气座；储气套套装在缸筒外且与缸筒间形成储气腔，所述活塞套装在缸筒内且与缸筒内壁间存在极小间隙，所述活塞连接输出轴，所述缸筒下端包含一段缸筒密封端，所述输出轴穿过缸筒密封端且和缸筒密封端内壁间形成极小间隙，所述缸筒上端安装底盖。
所述缸筒靠近缸筒密封端的一侧均布进气口，所述进气口连通缸筒内腔和储气腔，所述底盖上开有出气口，所述储气套上开有储气进气口，所述储气进气口通过气管连接比例阀。
所述活塞下端均布进气孔，所述活塞上沿圆周均布第一径向节流孔，所述第一径向节流孔与进气孔相通，所述第一径向节流孔内安装节流塞；所述第一径向节流孔沿轴向方向至少有两组。
所述活塞上开有第一卸压槽；所述第一泄压槽包含活塞外圆柱面上沿圆周方向的凹槽、凹槽内均布的径向盲孔以及与径向盲孔相通的轴向盲孔；所述轴向盲孔通向缸筒的上端，所述凹槽位于第一径向节流孔的下侧；所述第一卸压槽与第一径向节流孔、进气孔间相互隔离。
所述缸筒密封端沿圆周方向均布第二径向节流孔，所述第二径向节流孔沿轴向上至少有两组，所述第二径向节流孔内安装节流塞；所述缸筒密封端外套装气浮座，所述缸筒密封端与气浮座间设有密封腔，所述密封腔与第二径向节流孔相通；所述气浮座上设有气浮进气口。
所述储气套与缸筒间、缸筒与气浮座间均采用O型圈密封。
本发明的设计思路是：为了得到一个恒转矩负载，本发明在工件转轴外套装一个附加转盘，拉绳缠绕在附加转盘上引出连接恒力输出气缸，恒力输出气缸通过浮动装置安装在环形导轨装置上，在拉绳的作用下可始终保持恒力输出气缸的输出轴沿附加转盘的切线方向，在工件转轴转动过程中，通过环形导轨装置控制恒力输出气缸同步旋转，使得切点位置几乎保持不变，保证恒力输出气缸的输出轴位于其有效行程内。因此，拉绳作用在工件转轴上的力臂不变，拉绳上的拉力值恒定，从而可实现恒转矩加载。采用两组拉绳和恒力输出气缸是为了转矩平衡，根据实际应用情况，可以调整恒力输出气缸的数量。
恒力输出气缸的活塞横截面积一定，所以只要保证进入到缸筒内腔的气体压力恒定，则可保证输出的力值恒定。在缸筒外增加一个储气套，储气套与缸筒间形成储气腔，储气腔通过气管连接比例阀和储气罐，储气腔与缸筒进气腔相通，相当于增大了缸筒进气腔的容积，活塞运动引起的容积变化对气压突变的影响较小，进一步提高了恒力输出的精度。活塞上设有第一径向节流孔，缸筒进气腔内的高压气体通过活塞上的进气孔进入第一径向节流孔，在缸筒与活塞的间隙形成气膜；缸筒密封端设有第二径向节流孔，通过气浮座上的气浮进气口进行独立供气，为输出轴提供润滑和支撑；结构及供气方式简单、承载能力好。径向节流孔附近均设有卸压槽，卸压槽与外界常压相通，一方面防止缸筒内高压气体进入气浮间隙对气膜产生影响，起到密封作用，另一方面在间隙内形成常压区，促进气膜的形成。
本发明的优点表现在：可实现低转速状态下的恒转矩加载，精度高、结构简单。
附图说明
图1是一种带导轨跟随的恒转矩输出装置示意图
图2是恒力输出气缸示意图
具体实施方式
一种带导轨跟随的恒转矩输出装置，包含附加转盘17、恒力输出气缸、环形导轨装置、拉绳18等。
所述附加转盘17套装在工件转轴10上，所述拉绳18一端缠绕在附加转盘17上，另一端引出连接恒力输出气缸的输出轴1。
所述环形导轨装置包括环形齿轮导轨19、小齿轮20、滑台。所述环形齿轮导轨19安装在滑台上，所述环形齿轮导轨19与工件转轴10同心，所述小齿轮20与环形齿轮导轨19啮合，所述小齿轮19通过电机带动驱动环形齿轮导轨19旋转，所述环形导轨19旋转的角度保持与工件转轴10同步。
所述恒力输出气缸与环形齿轮导轨19浮动连接，所述恒力输出气缸的输出轴1在拉绳的作用下始终沿附加转盘17的切线方向。
所述拉绳18和恒力输出气缸有两组，所述两组拉绳18在附加转盘17上的缠绕方向相同且平行引出。
进一步，所述恒力输出气缸与环形导轨装置间可通过浮动接头连接。
再进一步，所述恒力输出气缸包括缸筒6、活塞14、输出轴1、储气套7；所述储气套7套装在缸筒6外且与缸筒间形成储气腔8，所述活塞14套装在缸筒6内且与缸筒6内壁间存在极小间隙，所述活塞14连接输出轴1，所述缸筒6下端包含一段缸筒密封端，所述输出轴1穿过缸筒密封端且和缸筒密封端内壁间形成极小间隙，所述缸筒6上端安装底盖12。
所述缸筒6靠近缸筒密封端的一侧均布进气口9，所述进气口9连通缸筒内腔和储气腔8，所述底盖12上开有出气口11，所述储气套7上开有储气进气口16，所述储气进气口16通过气管连接比例阀和大储气罐。
所述活塞14下端均布进气孔，所述活塞上沿圆周均布第一径向节流孔13，所述第一径向节流孔13与进气孔相通，所述第一径向节流孔13内安装节流塞；所述第一径向节流孔沿轴向方向有两组。
所述活塞14上开有第一卸压槽；所述第一泄压槽包含活塞外圆柱面上沿圆周方向的凹槽15、凹槽15内均布的径向盲孔以及与径向盲孔相通的轴向盲孔；所述轴向盲孔通向缸筒6的上端，所述凹槽15位于第一径向节流孔13的下侧；所述第一卸压槽与第一径向节流孔13、进气孔间相互隔离。
所述缸筒密封端沿圆周方向均布第二径向节流孔4，所述第二径向节流孔4沿轴向上有三组，所述第二径向节流孔4内安装节流塞；所述缸筒密封端外套装气浮座2，所述缸筒密封端与气浮座2间设有密封腔，所述密封腔与第二径向节流孔4相通；所述气浮座2上设有气浮进气口3。
所述储气套7与缸筒6间、缸筒6与气浮座2间均采用O型圈密封。

Claims (4)

1.一种带导轨跟随的恒转矩输出装置，其特征在于：包含附加转盘、恒力输出气缸、环形导轨装置、拉绳；
所述附加转盘套装在工件转轴上，所述拉绳一端缠绕在附加转盘上，另一端引出连接恒力输出气缸的输出轴，所述恒力输出气缸与环形导轨装置浮动连接，所述环形导轨装置与工件转轴同心；
所述环形导轨装置可带动恒力输出气缸沿圆周旋转，所述环形导轨装置旋转的角度与工件转轴转过的角度同步。
2.如权利要求1所述的一种带导轨跟随的恒转矩输出装置，其特征在于：所述拉绳和恒力输出气缸至少有两组，所述两组拉绳在附加转盘上的缠绕方向相同且不相互影响。
3.如权利要求1所述的一种带导轨跟随的恒转矩输出装置，其特征在于：所述恒力输出气缸包括缸筒、活塞、输出轴、储气座；储气套套装在缸筒外且与缸筒间形成储气腔，所述活塞套装在缸筒内且与缸筒内壁间存在极小间隙，所述活塞连接输出轴，所述缸筒下端包含一段缸筒密封端，所述输出轴穿过缸筒密封端且和缸筒密封端内壁间形成极小间隙，所述缸筒上端安装底盖；
所述缸筒靠近缸筒密封端的一侧均布进气口，所述进气口连通缸筒内腔和储气腔，所述底盖上开有出气口，所述储气套上开有储气进气口，所述储气进气口通过气管连接比例阀；
所述活塞下端均布进气孔，所述活塞上沿圆周均布第一径向节流孔，所述第一径向节流孔与进气孔相通，所述第一径向节流孔内安装节流塞；所述第一径向节流孔沿轴向方向至少有两组；
所述活塞上开有第一卸压槽；所述第一卸压槽包含活塞外圆柱面上沿圆周方向的凹槽、凹槽内均布的径向盲孔以及与径向盲孔相通的轴向盲孔；所述轴向盲孔通向缸筒的上端，所述凹槽位于第一径向节流孔的下侧；所述第一卸压槽分别与第一径向节流孔、进气孔相互隔离；
所述缸筒密封端沿圆周方向均布第二径向节流孔，所述第二径向节流孔沿轴向上至少有两组，所述第二径向节流孔内安装节流塞；所述缸筒密封端外套装气浮座，所述缸筒密封端与气浮座间设有密封腔，所述密封腔与第二径向节流孔相通；所述气浮座上设有气浮进气口。
4.如权利要求1所述的一种带导轨跟随的恒转矩输出装置，其特征在于：所述恒力输出气缸与环形导轨装置间通过浮动接头连接。
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