CN105736505A - 输出直线运动与推力的节能气动肌腱 - Google Patents

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窦云霞
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    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
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    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

现有气动肌腱的关键元件，是由非刚性材料编织制造而成的胶管，仅能输出非直线运动与拉力，而绝大多数工业场合，都需要气动执行元件输出直线运动与推力，因而现有气动肌腱的应用领域及范围甚小。此外，现有气动肌腱在相同内径、行程与压力的情况下，耗能高达相应气缸的4倍以上。本发明通过在气动肌腱胶管的两端，分别固定有一只一端伸入胶管内孔中相互嵌套滑动配合的零件，形成内部直线运动导向装置；并在内部容腔中，设置有高刚度压缩弹簧，形成了利用压缩弹簧弹性势能推力的新型气动肌腱。本发明输出直线运动与推力的节能气动肌腱，总体结构紧凑，功能完善，节能环保，应用领域与范围广。

Description

输出直线运动与推力的节能气动肌腱
技术领域
本发明涉及气压传动的执行元件领域，主要涉及一种能够输出直线运动与推力的节能气动肌腱。
背景技术
气动肌腱，亦称气动肌肉，是近一时期发展起来的一种提供单向拉力的新型气动执行元件，其技术特征是向密封的编织胶管内部充入压缩气体，使编织胶管内部容积膨胀导致径向尺寸增大、纵向长度缩短而产生拉力。相对于传统气缸，气动肌腱具有体积小、重量轻、相同内径输出力比气缸高一个数量级等方面的优势。但是，现有的气动肌腱，也存在以下明显的缺点：（1）绝大多数工业场合，都需要气动执行元件输出直线运动与推力，要求输出拉力的工况极少，而现有气动肌腱，仅能输出非直线运动与拉力，造成其应用领域及范围甚小。（2）气动肌腱的最大输出行程，仅仅为相同纵向长度气缸的25%。而气缸的耗能等于额定压力乘以容积，即E=pV。这意味着在相同内径、行程与额定压力的情况下，气动肌腱的耗能，高达气缸的4倍及以上。
发明内容
本发明的目的是，克服现有气动肌腱的上述缺点，设计出一种能够输出直线运动与推力的节能型气动肌腱，为各有关领域，提供一种结构紧凑、节能、环保、功能完善、应用范围广的新型气动执行元件。
为达上述目的，本发明采用的总体技术方案是：一种气动肌腱，在其胶管的内孔中，固定有二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件。
优选地，所述二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件，包围有内部容腔；所述内部容腔中，设置有高刚度压缩弹簧。
进一步优选地，所述设置有高刚度压缩弹簧的内部容腔与大气相通，相对于气动肌腱的工作腔封闭。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明新型气动肌腱，能够输出推力与直线运动，且能够自动复位，极大地拓展了气动肌腱的应用领域。
2、由于在气动肌腱内部设置直线运动导向装置及高刚度弹簧，总体结构非常紧凑，综合制造成本，大大低于需要外设直线运动导向装置与自动复位装置的现有气动肌腱。
3、固定在气动肌腱胶管内孔中二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件，其外形尺寸可以设计得接近于气动肌腱胶管内径，不仅能够使得其工作腔容积远小于现有气动肌腱的工作腔容积，而且可以明显小于现有气缸工作腔的容积，所以能够实现大幅度节能。
附图说明
附图为本发明输出直线运动与推力的节能气动肌腱的结构示意图。附图1为气动肌腱内部不充气，处于自由状态即纵向长度最大的状态；图2为气动肌腱内部充入额定压力气体，纵向长度最小的状态；图3为气动肌腱内部不充气，高刚度压缩弹簧输出弹性势能推力的状态。
附图中，1、二位三通阀；2、密封胶管；3、左嵌套件；31、呼吸孔；32、工作腔进排气口；4、右嵌套件；5、压缩弹簧；6、密封装置
具体实施方式
下面，结合具体实施例的附图，来对本发明技术方案作进一步阐述。
附图1、2、3所示为本发明技术方案的一个具体实施例。由图中可见，本发明新型气动肌腱由密封胶管2与固定于其两端的左嵌套件3和右嵌套件4组成；左嵌套件3相对固定，其左端部具有呼吸孔31与工作腔进排气口32，左嵌套件3右部的外表面插入右嵌套件4左部的内孔之中，相互配合滑动嵌套，形成内部直线运动导向装置，使得气动肌腱能够输出直线运动；左嵌套件3右部与右嵌套件4左部形成的内部容腔中，设置有高刚度压缩弹簧5，使得气动肌腱在工作腔不充气时能够输出推力。内部容腔通过左嵌套件3上的呼吸孔31，始终通向大气，并由密封装置6实现对气动肌腱工作腔的相对封闭。
当气动肌腱处于自由状态时，二位三通阀1右位，在高刚度压缩弹簧5弹性势能推力作用下，右嵌套件4相对左嵌套件3向右运动，使得气动肌腱胶管2的纵向长度，处于最大状态。如图1所示。
当二位三通阀1切换至左位工作时，气动肌腱胶管2内孔与左嵌套件3、右嵌套件4的组合外表面之间的工作腔内，通过进排气口32，充入压缩气体，使胶管2径向尺寸变大而纵向长度尺寸缩短，产生轴向收缩力。由于该轴向收缩力大于压缩弹簧5的弹性势能推力，所以能够使得右嵌套件4相对左嵌套件3向左运动；当左嵌套件3因为右嵌套件4的尺寸限制而使得二者不能继续进行相对运动时，气动肌腱工作腔内，就充满额定压力的高压气体，胶管2径向尺寸达到最大，而纵向长度尺寸缩为最短。如图2所示。
当气动肌腱处于图2所示纵向长度尺寸缩为最短状态，若二位三通阀1再切换至右位工作，则气动肌腱工作腔通过进排气口32与二位三通阀1的阀口，通向大气，右嵌套件4在高刚度压缩弹簧5弹性势能作用下，相对向右运动，从而输出直线运动与推力，对外做功。图3所示为右嵌套件4的右端，在压缩弹簧5弹性势能作用下，对固定物体施加推力的状态。
由附图不难看出，本发明输出直线运动与推力的节能气动肌腱，相对于现有气动肌腱，在结构极为紧凑的前提下，实现了输出直线运动与推力，能够显著扩大现有气动肌腱的应用领域与范围。此外，由于左嵌套件3与右嵌套件4伸入胶管2内孔的部分，占据了很大一部分容积，其工作腔容积较现有气动肌腱大幅度减小，从而相应减少了高压气体的消耗量，具有极为显著的节能效果。
上述实施例只是为了说明本发明的创新构思与技术特点，但本发明的保护范围并不局限于上述特定的具体实施方式。凡根据本发明创新构思实质与技术特点而所进行的各种等效变化或局部性修饰，特别是两个嵌套件结构的等效变化或复杂化等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种气动肌腱，其特征在于：在气动肌腱胶管的内孔中，固定有二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件。
2.根据权利要求1所述的气动肌腱，其特征在于：所述二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件，包围有内部容腔；所述内部容腔中，设置有高刚度压缩弹簧。
3.根据权利要求1、2所述的气动肌腱，其特征在于：所述设置有压缩弹簧的内部容腔与大气相通，相对于气动肌腱的工作腔封闭。
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