CN109723696B - 一种直动-旋转复合气动执行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直动‑旋转复合气动执行器，包括直动驱动部分、旋转驱动部分和中间传动部分；直动驱动部分为一直动气缸，直动气缸筒两端分别设有位于活塞两侧的第一气孔、第二气孔；旋转驱动部分为一气马达，所述气马达缸体上设有分别位于气马达转子的导叶两侧的第三气孔、第四气孔；所述中间传动部分是一伸缩杆，所述伸缩杆的一端与直动气缸的活塞固定连接，另一端与气马达的气马达转子固定连接；且所述伸缩杆能够在气马达转子与活塞之间传递扭矩。所述直动‑旋转复合气动执行器实现了直动和旋转的复合，通过伸缩式杆实现了紧凑型设计，大大减少了执行器安装时所需空间。

Description

一种直动-旋转复合气动执行器

技术领域

本发明涉及一种复合气动执行器，具体是一种直动-旋转复合气动执行器。

背景技术

气缸的控制操作比较简单而且适应性比较强，所以气缸成为现代气动系统中最常用的执行机构，在生产制造领域得到了广泛的应用。由各气缸等执行器复合而成的气动执行器在加工制造业和工业生产流水线上作为末端执行器广泛应用。

德国费斯托公司公开了一种型号为DSL-B的直线摆动组合气缸，使气缸在直线运动的同时也能实现摆动。然而在实际工业应用中直动和旋转的复合运动更为常见，例如钻、磨等工艺操作。另外，作为末端执行器，出于空间上的限制，要求实现紧凑型设计。此外，传感器若能集成在执行器内部，也可以大大减小安装空间。因此，本发明开发一种紧凑型设计的直动-旋转复合气动执行器以实现直动和旋转复合。

经对现有技术文献资料检索后发现，除费斯托公司公开的型号为DSL-B的直线摆动组合气缸以外，尚未有其它相关的技术发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种直动-旋转复合气动执行器，该直动-旋转复合气动执行器可以实现直动和旋转的复合，旋转机构和直动机构之间采用伸缩式杆传递扭矩，很好的体现了结构的紧凑型设计。此外，本发明把传感器集成在执行器内部，大大减小执行器在安装时所需要的空间。

本发明主要通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种直动-旋转复合气动执行器，其特征在于，包括直动驱动部分、旋转驱动部分和中间传动部分；

直动驱动部分为一直动气缸，直动气缸筒两端分别设有位于活塞两侧的第一气孔、第二气孔；

旋转驱动部分为一气马达，所述气马达缸体上设有分别位于气马达转子的导叶两侧的第三气孔、第四气孔；

所述中间传动部分是一伸缩杆，所述伸缩杆的一端与直动气缸的活塞固定连接，另一端与气马达的气马达转子固定连接；且所述伸缩杆能够在气马达转子与活塞之间传递扭矩。

进一步地，所述直动气缸筒右端通过中间连接环与气马达前盖连接。

进一步地，活塞与伸缩杆、活塞杆之间均通过花键连接，活塞杆、活塞和第一杆体通过连接螺栓固定连接。

进一步地，所述伸缩杆包括第一杆体、第二杆体和基杆，第二杆体和基杆均为筒状结构，第一杆体和第二杆体的杆体表面上分别设有轴向延伸的传动槽，第二杆体和基杆的内壁上分别设有传动齿，所述第一杆体、第二杆体和基杆依次嵌套设置、且所述传动齿与传动槽配合；所述基杆位于气马达转子轴心位置、并与其通过键连接。

进一步地，气马达转子安装在基杆上，基杆通过轴承支撑在气马达缸体两端的前盖和后盖上。

进一步地，基杆与前盖、后盖之间均设置有密封圈。

进一步地，所述伸缩杆上设有用于测量伸缩杆伸缩量的位移传感器，拉线式位移传感器的信号通过旋转导电滑环传出。

进一步地，所述气马达缸体的后端盖上固定有编码器，基杆的端部与挡盖固定连接，编码器的转轴穿过后端盖与挡盖的中通孔配合传动，用于检测所述气马达转子的旋转速度信号。

进一步地，所述位移传感器为拉线式位移传感器，基杆内圆设有安装槽，拉线式位移传感器通过基杆内圆上的安装槽和挡盖固定安装在基杆内；所述旋转导电滑环装在挡盖的端面上。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所述直动-旋转复合气动执行器通过直动气缸和气马达的结合，实现了直动和旋转的复合。

2、本发明所述直动-旋转复合气动执行器通过伸缩式杆实现了紧凑型设计。

3、本发明所述直动-旋转复合气动执行器把位移传感器集成在执行器内部，大大减少了执行器安装时所需空间。

附图说明

图1为本发明所述直动-旋转复合气动执行器的示意图。

图2为所述气马达的剖视图。

图3为所述伸缩杆的三维图。

图4为所述活塞杆的三维图。

图5为所述活塞的三维图。

图6为所述基杆的三维图。

图7为所述拉线式位移传感器的装配三维图。

图中：

1-活塞杆；2-前端盖；3-第一气孔；4-活塞；5-直动气缸筒；6-第二气孔；7-中间连接环；8-前盖；9-气马达转子；10-气马达缸筒；11-后盖；12-后端盖；13-连接螺栓；14-第一杆体；15-第二杆体；16-环型密封圈；17-基杆；18-轴承；19-平键；20-套筒；21-拉线式位移传感器；22-旋转导电滑环；23-编码器；24-挡盖；25-第三气孔；26-叶片；27-第四气孔。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述直动-旋转复合气动执行器包括直动驱动部分、旋转驱动部分和中间传动部分。

所述直动驱动部分为一直动气缸，直动气缸包括前端盖2、直动气缸筒5、活塞杆1和活塞4。所述前端盖2装在直动气缸筒5的一端，活塞4位于直动气缸筒5内部，活塞杆1一端与活塞4连接、另一端延伸穿过前端盖2；直动气缸筒5两端分别设有位于活塞4两侧的第一气孔3、第二气孔6。

所述的旋转驱动部分包括一气马达，气马达包括前盖8、气马达缸筒10、气马达转子9和后盖11，前盖8和后盖11分别位于气马达缸筒10两端，所述气马达转子9位于由前盖8、气马达缸筒10和后盖11围成的空腔内；所述气马达缸体上设有分别位于气马达转子9的导叶26两侧的第三气孔25、第四气孔27，如图2所示。

所述中间传动部分是一伸缩杆，所述伸缩杆的一端与直动气缸的活塞4固定连接，另一端内侧设有位移传感器并与挡盖24固定连接；且所述伸缩杆能够在气马达转子9与活塞4之间传递扭矩。所述直动气缸筒5右端通过中间连接环7与气马达前盖8连接。

作为伸缩杆的一种实施例，如图3所示，所述伸缩杆包括第一杆体14、第二杆体15和基杆16。第二杆体15和基杆17均为筒状结构，第一杆体14和第二杆体15的杆体表面上分别设有轴向延伸的传动槽，较佳地，所述传动槽的数量为两个，且对称分布。第二杆体15和基杆17的内壁上分别设有内凸台，内凸台上设有传动齿，所述第一杆体14、第二杆体15和基杆17依次嵌套设置、且所述传动齿与传动槽配合传动。所述基杆17位于气马达转子9轴心位置，基杆杆体上设有台阶和键槽，气马达转子9通过台阶、平键19和套筒20固定安装在基杆17上。基杆17通过轴承18支撑在气马达缸体两端的前盖8和后盖11上。基杆17与前盖8、后盖11之间均设置有密封圈。

如图5所示，所述活塞4两侧都有内花键槽并在中间设有通孔，所述的第一杆体14左端设有外花键与活塞4端面上的内花键槽配合实现传动。如图4所示，所述活塞杆中间设有台阶孔，活塞杆的右侧设有外花键并与活塞连接传动。活塞杆1、活塞4和第一杆体14通过连接螺栓13固定连接。

进一步地，所述伸缩杆上设有用于测量伸缩杆伸缩量的位移传感器，拉线式位移传感器21的信号通过旋转导电滑环22传出。具体的，基杆内圆表面设有四道安装槽用于安装拉线式位移传感器。基杆17的端部与挡盖24固定连接，挡盖24右侧呈阶梯轴状与旋转导电滑环配合连接。所述后端盖12中间设有台阶孔，编码器与后端盖12固定连接，编码器的转轴穿过后端盖12与挡盖24的中通孔配合传动，用于检测所述气马达转子9的旋转速度信号。

所述直动-旋转复合气动执行器的直动驱动和旋转驱动部分都分别设有两个气孔，通过对这四个进气出气口的控制可以实现直动和旋转的复合运动。具体工作过程如下：

使直动气缸的第一气孔3出气、第二气孔6进气，直动气缸的前腔和后腔形成压力差，活塞4向左运动，活塞杆1伸出，第一杆体14和第二杆体15伸出。同时气动马达的第三气孔25进气，第四气孔27出气，气马达的叶片26两侧形成压力差，这样使得气马达转子9转动并带动基杆17转动，通过伸缩杆把扭矩传递给活塞杆1带动活塞杆1转动。

或者使直动气缸的第一气孔3进气、第二气孔6出气，直动气缸的前腔和后腔形成压力差，活塞4向右运动，活塞杆1缩回，第一杆体14和第二杆体15缩回。同时气动马达的第三气孔25出气、第四气孔27进气，气马达的叶片26两侧形成压力差，这样使得气马达转子9转动并带动基杆17转动，通过伸缩杆把扭矩传递给活塞杆1，带动活塞杆1转动。这样就实现了直动-旋转复合气动执行器的直线和旋转运动的复合。

即：通过对直动气缸第一气孔3、第二气孔6和气动马达第三气孔25、第四气孔27的进出气的控制可以实现直动-旋转复合气动执行器的直线伸缩与顺逆旋转的任意复合。

通过拉线式位移传感器21、编码器23和旋转导电滑环22可以把直动-旋转复合气动执行器直线运动的位置信号和旋转运动的速度信号传出。

作为伸缩杆的其他实施方式，伸缩杆并非圆柱状，而是把伸缩杆做成空心的长方体实现扭矩的传递，其他组成与连接方式与实施方式一相同。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种直动-旋转复合气动执行器，其特征在于，包括直动驱动部分、旋转驱动部分和中间传动部分；

直动驱动部分为一直动气缸，直动气缸筒(5)两端分别设有位于活塞(4)两侧的第一气孔(3)、第二气孔(6)；

旋转驱动部分为一气马达，所述气马达缸体上设有分别位于气马达转子(9)的叶片(26)两侧的第三气孔(25)、第四气孔(27)；

所述中间传动部分是一伸缩杆，所述伸缩杆的一端与直动气缸的活塞(4)固定连接，另一端气马达的气马达转子(9)固定连接；且所述伸缩杆能够在气马达转子(9)与活塞(4)之间传递扭矩；所述伸缩杆包括第一杆体(14)、第二杆体(15)和基杆(17)，第二杆体(15)和基杆(17)均为筒状结构，第一杆体(14)和第二杆体(15)的杆体表面上分别设有轴向延伸的传动槽，第二杆体(15)和基杆(17)的内壁上分别设有传动齿，所述第一杆体(14)、第二杆体(15)和基杆(17)依次嵌套设置、且所述传动齿与传动槽配合；所述基杆(17)位于气马达转子(9)轴心位置、并与其通过键连接；

所述伸缩杆上设有用于测量伸缩杆伸缩量的位移传感器，拉线式位移传感器(21)的信号通过旋转导电滑环(22)传出；所述气马达缸体的后端盖上固定有编码器，基杆(17)的端部与挡盖(24)固定连接，编码器的转轴穿过后端盖与挡盖(24)的中通孔配合传动，用于检测所述气马达转子(9)的旋转速度信号。

2.如权利要求1所述直动-旋转复合气动执行器，其特征在于，所述直动气缸筒右端通过中间连接环与气马达前盖连接。

3.如权利要求2所述直动-旋转复合气动执行器，其特征在于，活塞(4)与伸缩杆、活塞杆(1)之间均通过花键连接，活塞杆(1)、活塞(4)和第一杆体(14)通过连接螺栓(13)固定连接。

4.如权利要求1所述直动-旋转复合气动执行器，其特征在于，基杆(17)通过轴承(18支撑在气马达缸体两端的前盖(8)和后盖(11)上。

5.如权利要求4所述直动-旋转复合气动执行器，其特征在于，基杆(17)与前盖(8)、后盖(11)之间均设置有密封圈。

6.如权利要求5所述直动-旋转复合气动执行器，其特征在于，所述位移传感器为拉线式位移传感器(21)，基杆(17)内圆设有安装槽，拉线式位移传感器(21)通过基杆(17)内圆上的安装槽和挡盖(24)固定安装在基杆(17)内；所述旋转导电滑环(22)装在挡盖(24)的端面上；所述挡盖(24)右侧呈阶梯轴状与旋转导电滑环配合连接。

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