CN103527551B - 一种带电磁补偿的恒力输出气浮装置 - Google Patents

Abstract

一种带电磁补偿的恒力输出气浮装置，包括输出气缸、磁动装置；所述输出气缸包括活塞、活塞杆、缸筒、端盖、缸筒盖、进气套，所述进气套包含第一进气套和第二进气套；所述磁动装置包括长行程动圈、激振器铁芯；所述活塞杆连接活塞，所述活塞套装在缸筒内，所述缸筒两端分别套装端盖和缸筒盖，所述活塞杆穿过缸筒盖，所述第一进气套套装在缸筒上，所述第二进气套套装在缸筒盖上；所述激振器铁芯通过固定座安装在缸筒上，所述长行程动圈通过连接杆与活塞杆固接，所述长行程动圈套装在激振器铁芯上；本发明通过差压传感器可测量缸筒内气压变化值，再反馈给磁动装置对输出力值进行补偿，可实现高精度的恒力输出，且无气管扰动影响、气膜形成更稳定。

Description

一种带电磁补偿的恒力输出气浮装置

技术领域

本发明涉及恒力输出装置。

背景技术

根据其不同的应用环境及应用要求，恒力输出有多种结构和实现方法。动态恒力输出是指将一个恒定的力值加载在动态运动的目标工件上。

通过砝码与目标工件吊挂是最为简单和常用的施加恒力的方法，由于砝码质量恒定，所以作用在目标工件上的力保持不变，但是当目标工件做加速或减速运动时，砝码会因自身惯性力的影响而产生一个作用在目标工件上的附加力，且砝码质量越大影响越大，因此这种方法只适用于目标工件低速或匀速运动的场合。力矩电机、液压气缸等也常被应用于恒力输出领域。如专利申请号为201120495617.7的“恒力输出的液压装置”就公布了一种通过PLC控制器、电磁比例阀、压力传感器输出精确力值的液压装置,但是此装置中压力传感器安装在液压装置的输出端，压力传感器处于运动状态，因此会影响测量值的精确度。气浮无摩擦气缸在实现超精密恒力输出控制、微压动作控制中得到广泛应用，活塞与缸筒间通过气体润滑不存在摩擦力，因此作用在活塞上的力与活塞的横截面积和缸筒内的气压大小有关；专利申请号为201110072339.9的“带有气浮轴承的无摩擦气缸”公布了一种气浮无摩擦气缸，由于其活塞杆上连接进气管道，会对输出的力值产生影响；再者气体的响应速度慢，缸筒内活塞运动产生的体积变化会导致气压瞬变，引起输出恒力的波动，因此，气浮无摩擦气缸一般用来实现动作输出，恒压控制比较困难，难以保证输出力值的恒定。

发明内容

针对现有恒力输出装置中输出力值难以保持恒定、传感器测量不够精准、恒力输出精度不高等问题，本发明提供一种输出力值精确、稳定性好、带电磁补偿的恒力输出气浮装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带电磁补偿的恒力输出气浮装置，包括输出气缸、磁动装置；所述输出气缸包括活塞、活塞杆、缸筒、端盖、缸筒盖、进气套，其中所述进气套包含第一进气套和第二进气套；所述磁动装置包括长行程动圈、激振器铁芯。

所述活塞杆连接活塞，所述活塞套装在缸筒内且和缸筒壁间存有极小间隙，所述缸筒两端分别套装端盖和缸筒盖，所述活塞杆穿过缸筒盖且和缸筒盖内壁间存有极小间隙；所述第一进气套套装在缸筒上，所述第二进气套套装在缸筒盖上。

所述激振器铁芯通过固定座安装在缸筒上，所述长行程动圈通过连接杆与活塞杆固接，所述长行程动圈套装在激振器铁芯上。

所述第一进气套和缸筒间留有间隙形成第一储气腔，所述第一进气套上设有第一进气口，所述第一进气口与第一储气腔相通。所述第二进气套和缸筒盖间留有间隙形成第二储气腔，所述第二进气套上设有第二进气口，所述第二进气口与第二储气腔相通。

所述缸筒沿圆周均布第一径向节流孔，所述第一径向节流孔与第一储气腔相通，所述第一径向节流孔沿轴向方向至少有两组，所述第一径向节流孔内安装节流塞。

所述缸筒盖上沿圆周均布第二径向节流孔，所述第二径向节流孔与第二储气腔相通，所述第二径向节流孔沿轴向方向至少有两组，所述第二径向节流孔内安装节流塞。

所述活塞上设有第一卸压槽，所述第一卸压槽包含活塞中心的轴向盲孔、活塞外圆柱面上的第一凹槽、第一凹槽内的第一径向通孔；所述第一径向通孔与轴向盲孔相通，所述第一凹槽至少有两组且位于活塞的两端。

所述活塞杆中心开有轴向通孔形成卸气孔，所述卸气孔与活塞中心的轴向盲孔相通。

所述缸筒盖上设有第二卸压槽，所述第二卸压槽包含缸筒盖内壁上的第二凹槽、第二凹槽内的第二径向通孔；所述第二径向通孔与外界大气相通。

所述端盖上设有进气孔，所述缸筒盖上设有出气孔；所述进气孔通过气管连接差压传感器和大储气罐，所述大储气罐内储存恒压气体。

所述端盖与缸筒之间、缸筒与第一进气套之间、缸筒盖与缸筒之间、缸筒盖与第二进气套之间均采用O型圈密封。

进一步，所述活塞亦可连接双活塞杆形成双作用气缸。

本发明的设计思路表现在：

由于活塞横截面积一定，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。但是活塞移动引起腔体容积变化，气体补偿存在一定的滞后性，从而引起气压瞬变，导致输出力波动。因此，本发明增加了磁动装置和储气罐；利用储气罐储存恒定压力，相当于增大了缸筒进气腔的容积，提高了恒力输出的稳定性；当输出气缸内气压由于容积变化产生改变时，通过差压传感器可测量缸筒内气压变化值，再反馈给磁动装置对输出力值进行补偿，进一步提高了恒力输出的精度。磁动装置由长行程动圈和激振器铁芯组成，长行程动圈通过连接杆与活塞杆固接，可为活塞杆提供非接触的电磁力，通过电磁补偿，还可以抑制惯性力的影响，实现精确的、高速的恒力输出。

缸筒和缸筒盖上分别设有径向节流孔，径向节流孔外套有进气套，高压气体从进气套上的进气口进入，通过径向节流孔在活塞与缸筒之间、活塞杆与缸筒盖之间形成气膜，为活塞提供支撑和润滑；活塞不受进气管路的影响，进气方式简单，稳定性好。

活塞和缸筒盖上均设有卸压槽，卸压槽与外界大气相通，在气膜形成的间隙内形成常压区，使间隙内存在压力梯度，促进稳定气膜的形成，承载能力好；缸筒上的径向节流孔位于缸筒的中部位置，活塞有一定的长度，在活塞移动过程中，可保证缸筒上的径向节流孔始终在其运动范围内；

本发明的优点是：无气管扰动影响、气膜形成更稳定、可实现高精度恒力输出。

说明书附图

图1是一种带电磁补偿的恒力输出气浮装置示意图

图2是激振器铁芯示意图

具体实施方式

结合图1～2，一种带电磁补偿的恒力输出气浮装置，包括输出气缸、磁动装置；输出气缸包括活塞5、活塞杆17、缸筒4、端盖1、缸筒盖12、进气套；所述磁动装置包括长行程动圈26、激振器铁芯25。

活塞5套装在缸筒4内且和缸筒壁间存有极小间隙，缸筒4两端分别套装端盖1和缸筒盖12，活塞杆17连接活塞5，活塞杆17穿过缸筒盖12且和缸筒盖内壁间存有极小间隙；端盖1上设有进气孔2，缸筒盖12上设有出气孔11；进气孔2通过气管连接差压传感器和大储气罐，大储气罐内储存恒压气体。

激振器铁芯25有两个且通过固定座24平行安装在缸筒4上，长行程动圈26有两个且通过连接杆27与活塞杆17固接，长行程动圈26套装在激振器铁芯25上。

进气套包含第一进气套7和第二进气套14，第一进气套7套装在缸筒4上，第二进气套14套装在缸筒盖12上，第一进气套7和缸筒4间留有间隙形成第一储气腔22，第二进气套和缸筒盖间留有间隙形成第二储气腔20，第一进气套7上设有第一进气口8，第一进气口8与第一储气腔相通22，第二进气套14上设有第二进气口16，第二进气口16与第二储气腔20相通。

缸筒4沿圆周均布第一径向节流孔9，第一径向节流孔9沿轴向方向有两组，第一径向节流孔9与第一储气腔22相通；缸筒盖12沿圆周均布第二径向节流孔15，第二径向节流孔15沿轴向方向有两组，第二径向节流孔15与第二储气腔20相通；第一径向节流孔9和第二径向节流孔15内均安装有节流塞。

活塞上设有第一卸压槽，第一卸压槽包含活塞中心的轴向盲孔23、活塞外圆柱面上的第一凹槽10、第一凹槽10内的第一径向通孔6；第一径向通孔6与轴向盲孔23相通，第一凹槽10有两组且位于活塞的两端；活塞杆17中心开有轴向通孔形成卸气孔18，卸气孔18与活塞中心的轴向盲孔23相通；缸筒盖12上设有第二卸压槽，第二卸压槽包含缸筒盖内壁上的第二凹槽21、第二凹槽内的第二径向通孔13；第二径向通孔13与外界大气相通。

端盖1与缸筒4之间、缸筒4与第一进气套7之间、缸筒盖12与缸筒4之间、缸筒盖12与第二进气套14之间均采用O型圈3密封。

进一步，活塞5亦可连接双活塞杆形成双作用气缸。

Claims (1)

1.一种带电磁补偿的恒力输出气浮装置，其特征在于：包括输出气缸、磁动装置；所述输出气缸包括活塞、活塞杆、缸筒、端盖、缸筒盖、进气套，其中所述进气套包含第一进气套和第二进气套；所述磁动装置包括长行程动圈、激振器铁芯；

所述活塞杆连接活塞，所述活塞套装在缸筒内且和缸筒壁间存有极小间隙，所述缸筒两端分别套装端盖和缸筒盖，所述活塞杆穿过缸筒盖且和缸筒盖内壁间存有极小间隙；所述第一进气套套装在缸筒上，所述第二进气套套装在缸筒盖上；

所述激振器铁芯通过固定座安装在缸筒上，所述长行程动圈通过连接杆与活塞杆固接，所述长行程动圈套装在激振器铁芯上；

所述第一进气套和缸筒间留有间隙形成第一储气腔，所述第一进气套上设有第一进气口，所述第一进气口与第一储气腔相通；所述第二进气套和缸筒盖间留有间隙形成第二储气腔，所述第二进气套上设有第二进气口，所述第二进气口与第二储气腔相通；

所述缸筒沿圆周均布第一径向节流孔，所述第一径向节流孔与第一储气腔相通，所述第一径向节流孔沿轴向方向至少有两组，所述第一径向节流孔内安装节流塞；

所述缸筒盖上沿圆周均布第二径向节流孔，所述第二径向节流孔与第二储气腔相通，所述第二径向节流孔沿轴向方向至少有两组，所述第二径向节流孔内安装节流塞；

所述活塞上设有第一卸压槽，所述第一卸压槽包含活塞中心的轴向盲孔、活塞外圆柱面上的第一凹槽、第一凹槽内的第一径向通孔；所述第一径向通孔与轴向盲孔相通，所述第一凹槽至少有两组且位于活塞的两端；

所述活塞杆中心开有轴向通孔形成卸气孔，所述卸气孔与活塞中心的轴向盲孔相通；

所述缸筒盖上设有第二卸压槽，所述第二卸压槽包含缸筒盖内壁上的第二凹槽、第二凹槽内的第二径向通孔；所述第二径向通孔与外界大气相通；

所述端盖上设有进气孔，所述缸筒盖上设有出气孔；所述进气孔通过气管连接差压传感器和大储气罐，所述大储气罐内储存恒压气体。