CN211806208U - 一种柱塞式气动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柱塞式气动控制装置，包括气缸和设置在气缸上方的固定盖；固定盖上连接有电机；电机的外转子下端通过丝杠螺母连接丝杠的一端，丝杠的另一端连接活塞；丝杠与丝杠螺母形成螺旋运动副；活塞与气缸的内壁形状相配合，与气缸形成封闭的气室；气室通过截止电磁阀与外界空气连通，同时与气动夹具的气路相连通；还包括用于测定电机外转子运动位置的位置传感器和用于测定气室内气压的气压传感器；本实用新型运动行程短、集成度高、体积小、可直接集成在机械臂末端使用。

Description

一种柱塞式气动控制装置

技术领域

本实用新型涉及机械夹具领域的气动控制器，具体涉及一种柱塞式气动控制装置。

背景技术

在机械夹具领域，通过控制流体的正负压来进行工作的主要有吸盘、内含颗粒的通用机械爪、软体机械爪。对于吸盘和内含颗粒的通用机械爪而言，需要控制其为负压来进行抓取，控制其为零压或正压来进行释放。对于软体机械爪（如气动网格类（专利号为2017106671573））、内撑式（如公开号2019106310837）而言，需要控制其内的压强为正压来进行抓取，控制其内的负压来进行释放。

现有的这些夹具的正负压控制最常使用的是依靠大体积的工业气源供气、气路组件来进行正负压控制的控制方法。这种方法体积大、噪声大、不便移动使用。第二种方式是使用电机驱动的小型隔膜泵供气，气路组件来进行正负压控制的方法。这种方法体积较第一种小，可以移动使用，噪声也较第一种小。第三种方法是使用柱塞式原理（专利号为2017209860040），使用电机驱动活塞改变缸内体积的方法来控制气压大小和正负的方式。这种方法噪音小、结构简单、成本较低。但是目前仍很难批量应用，其缺点主要在于：（1）集成度不高、行程长、体积相对而言依旧较大；（2）无气路归零装置，因为原理上没有和气缸外的气体产生补充，对气缸和气路的密封要求很高，且如有轻微泄露，即导致气压数值变化且无法恢复，很快就无法实现对正负压的有效控制。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题提供一种结构简单、可直接安装在机械臂末端的柱塞式气动控制装置。

本实用新型采用的技术方案是：一种柱塞式气动控制装置，包括气缸和设置在气缸上方的固定盖；固定盖上连接有电机；电机的外转子下端通过丝杠螺母连接丝杠的一端，丝杠的另一端连接活塞；丝杠与丝杠螺母形成螺旋运动副；活塞与气缸的内壁形状相配合，与气缸形成封闭的气室；气室通过截止电磁阀与外界空气连通，同时与气动夹具的气路相连通；还包括用于测定电机外转子运动位置的位置传感器和用于测定气室内气压的气压传感器。

进一步的，所述气缸内壁上活塞上方设置有用于限制外转子运动的限位传感器。

进一步的，所述活塞上端连接有导杆，导杆可沿设置在电机固定盖下端的导杆滑动座上下滑动。

进一步的，所述电机为无刷外转子中空电机。

进一步的，所述气缸下端通过带有气路分配的安装法兰连接气动夹具；气室通过其底部的第一通气口与安装法兰的气路相连通；通过第三气动软管将设置在安装法兰上的上的分配气动接头与夹具模块上的夹具气动接头连接。

进一步的，所述气缸下端设置有第一气动接头和第二气动接头；第一气动接头一端连接设置在气缸底部的第二通气孔，另一端连接第一气动软管的一端，第一气动软管的另一端连接截止电磁阀；第二气动接头一端连接设置在气缸底部的第三通气孔，另一端连接第二气动软管的一端，第二气动软管的另一端连接气压传感器。

进一步的，所述电机的基座与固定盖的内壁固定连接。

进一步的，所述固定盖上设置有与机械臂末端连接的螺纹。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型运动行程短、集成度高、体积小、可直接集成在机械臂末端；

（2）本实用新型可将气路归零，保证正负压长期控制的一致性。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的剖面图。

图2为本实用新型实施例1的立体结构示意图。

图3为本实用新型实施例2的剖面图。

图4为本实用新型实施例1的应用示例1。

图5为本实用新型实施例1的应用示例2。

图中：1-固定盖，11-导杆滑动座，12-出线孔，2-电机，21-基座，22-外转子，3-丝杠螺母，4-丝杠，5-活塞，6-气缸，61-第一通气口，62-第二通气口，63-第三通气口，71-第一气动接头，72-第二气动接头，73-第一气动软管，74-第二气动软管，8-限位传感器，9-安装座，10-导杆，13-安装法兰，13-1-分配气动接头，13-2-夹具气动接头，14-软体机械爪模块，15-气动夹具，7-气动接头，75-第四气动软管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种柱塞式气动控制装置，包括气缸6和设置在气缸6上方的固定盖1；固定盖1上连接有电机2；电机2的外转子22下端通过丝杠螺母3连接丝杠4的一端，丝杠4的另一端连接活塞5；丝杠4与丝杠螺母3形成螺旋运动副；活塞5与气缸1的内壁形状相配合，与气缸6形成封闭的气室；气室通过截止电磁阀与外界空气连通，同时与气动夹具的气路相连通；还包括用于测定电机外转子22运动位置的位置传感器和用于测定气室内气压的气压传感器。电机2为无刷外转子中空电机，电机2的基座21与固定盖1的内壁固定连接。固定盖1上设置有与机械臂末端连接的螺纹，当然也可以是孔，其与机械臂末端固定连接即可。

气缸6内壁上活塞5上方设置有用于限制外转子22运动的限位传感器8，限位传感器8通过安装座9设置在气缸6内壁上。

如图4所示，气缸6下端通过带有气路分配的安装法兰13连接气动夹具；气室通过其底部的第一通气口61与安装法兰13的气路相连通；通过第三气动软管将设置在安装法兰13上的上的分配气动接头13-1与夹具模块上的夹具气动接头13-2连接。气缸6下端设置有第一气动接头71和第二气动接头72；第一气动接头71一端连接设置在气缸6底部的第二通气孔62，另一端连接第一气动软管73的一端，第一气动软管73的另一端连接截止电磁阀；第二气动接头72一端连接设置在气缸6底部的第三通气孔63，另一端连接第二气动软管74的一端，第二气动软管74的另一端连接气压传感器。该气动夹具（软体机械爪）的控制量为正压和负压大小控制。

如图5所示，也可以将气动夹具15与柱塞式气动控制装置不固定在一起，仅通过第四气动软管75进行气路连接即可。该气动夹具15为内含粉末的通用机械爪，其控制量为进气量控制和负压大小控制。

实施例2

如图3所示，一种柱塞式气动控制装置，包括气缸6和设置在气缸6上方的固定盖1；固定盖1上连接有电机2；电机2的外转子22下端通过丝杠螺母3连接丝杠4的一端，丝杠4的另一端连接活塞5；丝杠4与丝杠螺母3形成螺旋运动副；活塞5与气缸1的内壁形状相配合，与气缸6形成封闭的气室；气室通过截止电磁阀与外界空气连通，同时与气动夹具的气路相连通；还包括用于测定电机外转子22运动位置的位置传感器和用于测定气室内气压的气压传感器。电机2为无刷外转子中空电机，电机2的基座21与固定盖1的内壁固定连接。固定盖1上设置有与机械臂末端连接的螺纹，当然也可以是孔，其与机械臂末端固定连接即可。

气缸6内壁上活塞5上方设置有用于限制外转子22运动的限位传感器8，限位传感器8通过安装座9设置在气缸6内壁上。活塞5上端连接有导杆10，导杆10可沿设置在电机固定盖1下端的导杆滑动座11上下滑动。

当然活塞5形状可以是圆形也可以是矩形或其他形状，气缸6形状也不限。

使用时，一种柱塞式气动控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：打开截止电磁阀将气室和气动夹具中的气压归零，启动电机2带动活塞5运动到预设零点，闭合截止电磁阀；通过控制电机2转动带动活塞5运动结合限位传感器8反馈，确定活塞5所处位置。

步骤2：控制电机2带动活塞5向下运动，对气室内的气压压缩，直至气室内气压达到预设正压；电机2的外转子22与丝杠螺母3一起转动，使得丝杠4及活塞5向下运动，对气缸6内气室和机械爪内的气压进行压缩，结合气压传感器和电机位置传感器的反馈，控制活塞5停止在所设定正压的位置。

步骤3：打开截止电磁阀，气室内气压归零；闭合截止电磁阀，控制电机2带动活塞5向上运动，直至气室内气压达到预设负压；如果所需负压较小，则可闭合截止电磁阀，电机2向上运动，使活塞向上运动到所设负压的位置。如所需负压较大，则活塞5继续向下运动停在行程最大处，闭合截止电磁阀，电机2反向运动使活塞5向上运动到所设负压位置。

步骤4：打开截止电磁阀，气室内气压归零；闭合截止电磁阀，控制电机2带动活塞5向下运动，直至气室内气压达到预设正压；如果所需正压较小，则闭合电磁阀，电机2向下运动，使活塞5向下运动到所设正压的位置。如所需正压较大，则活塞5继续向上运动停在行程位置零点，闭合截止电磁阀，电机2反向运动使活塞5向下运动到所设正压位置。

步骤5：重复步骤2～4即可完成气压控制。

本实用新型使用无刷外转子中空电机，丝杠螺母3仅旋转运动，丝杠4带动活塞5直线往复运动。对比现有的丝杆旋转，由丝杠螺母3带动活塞5直线往复运动可极大减少直线移动方向上所需的空间。在气路中增设截止电磁阀，通过对其的控制，可以保证气压控制的稳定性。在气压转换时，可以直接使得气压突变为0，从而使得所需的活塞运动行程缩短。

Claims (8)

1.一种柱塞式气动控制装置，其特征在于，包括气缸(6)和设置在气缸(6)上方的固定盖(1)；固定盖(1)上连接有电机(2)；电机(2)的外转子(22)下端通过丝杠螺母(3)连接丝杠(4)的一端，丝杠(4)的另一端连接活塞(5)；丝杠(4)与丝杠螺母(3)形成螺旋运动副；活塞(5)与气缸(6)的内壁形状相配合，与气缸(6)形成封闭的气室；气室通过截止电磁阀与外界空气连通，同时与气动夹具的气路相连通；还包括用于测定电机外转子(22)运动位置的位置传感器和用于测定气室内气压的气压传感器。

2.根据权利要求1所述的一种柱塞式气动控制装置，其特征在于，所述气缸(6)内壁上活塞(5)上方设置有用于限制外转子(22)运动的限位传感器(8)。

3.根据权利要求1所述的一种柱塞式气动控制装置，其特征在于，所述活塞(5)上端连接有导杆(10)，导杆(10)可沿设置在固定盖(1)下端的导杆滑动座(11)上下滑动。

4.根据权利要求1所述的一种柱塞式气动控制装置，其特征在于，所述电机(2)为无刷外转子中空电机。

5.根据权利要求1所述的一种柱塞式气动控制装置，其特征在于，所述气缸(6)下端通过带有气路分配的安装法兰(13)连接气动夹具；气室通过其底部的第一通气口(61)与安装法兰(13)的气路相连通；通过第三气动软管将设置在安装法兰(13)上的上的分配气动接头(13-1)与夹具模块上的夹具气动接头(13-2)连接。

6.根据权利要求1所述的一种柱塞式气动控制装置，其特征在于，所述气缸(6)下端设置有第一气动接头(71)和第二气动接头(72)；第一气动接头(71)一端连接设置在气缸(6)底部的第二通气孔(62)，另一端连接第一气动软管(73)的一端，第一气动软管(73)的另一端连接截止电磁阀；第二气动接头(72)一端连接设置在气缸(6)底部的第三通气孔(63)，另一端连接第二气动软管(74)的一端，第二气动软管(74)的另一端连接气压传感器。

7.根据权利要求1所述的一种柱塞式气动控制装置，其特征在于，所述电机(2)的基座(21)与固定盖(1)的内壁固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种柱塞式气动控制装置，其特征在于，所述固定盖(1)上设置有与机械臂末端连接的螺纹。

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