專利名稱：一種多段行程流體動(dòng)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多位置執(zhí)行裝置，特別是涉及一種多段行程流體動(dòng)力裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的多段行程執(zhí)行裝置主要應(yīng)用在機(jī)床及機(jī)器人方面，包括電驅(qū)動(dòng)伺服單元、 步進(jìn)單元等，其特點(diǎn)是定位控制精度高，但環(huán)境耐受能力差、成本高?，F(xiàn)有的氣動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)三位以上的位置控制通常采用位置傳感的閉環(huán)控制方式，在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)需要進(jìn)行位置判斷，同時(shí)配備專用的智能控制器件才能實(shí)現(xiàn)，不僅控制邏輯關(guān)系復(fù)雜，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、可靠性差，限制了多段行程執(zhí)行裝置的使用范圍。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種多段行程流體動(dòng)力裝置，使其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、適用面廣的特點(diǎn)。本實(shí)用新型提供的一種多段行程流體動(dòng)力裝置，包括流體源、輸入端均與流體源輸出端相連的第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥、分別與第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥輸出端相連的第一輸入及泄壓孔和第二輸入及泄壓孔、分別與第一輸入及泄壓孔和第二輸入及泄壓孔相連的第一電磁閥和第四電磁閥、與第一輸入及泄壓孔和第二輸入及泄壓孔連通的氣缸以及與氣缸密封連接的活塞，所述多段行程流體動(dòng)力裝置還設(shè)有與氣缸連通的第一泄壓孔和第二泄壓孔以及分別與第一泄壓孔和第二泄壓孔相連的第二電磁閥和第三電磁閥。在上述技術(shù)方案中，所述多段行程流體動(dòng)力裝置還設(shè)有第五電磁閥、第六電磁閥、 第一單向閥和第二單向閥，所述第一單向閥和第二單向閥的輸入端分別與第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥的輸出端相連，第一單向閥和第二單向閥的輸出端分別與第一輸入及泄壓孔和第二輸入及泄壓孔相連接，所述第五電磁閥和第六電磁閥的一端均與流體源相連，第五電磁閥和第六電磁閥的另一端分別通過(guò)第一單向閥和第二單向閥的輸出端與第一輸入及泄壓孔和第二輸入及泄壓孔相連接。在上述技術(shù)方案中，所述多段行程流體動(dòng)力裝置還設(shè)有PLC控制單元，所述PLC控制單元分別與第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥相連接。在上述技術(shù)方案中，所述多段行程流體動(dòng)力裝置還設(shè)有PLC控制單元，所述PLC控制單元分別與第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥和第六電磁閥相連接。在上述技術(shù)方案中，所述活塞只有一端設(shè)有活塞桿。在上述技術(shù)方案中，所述活塞兩端均設(shè)有活塞桿。本實(shí)用新型的多段行程流體動(dòng)力裝置，具有以下有益效果由于采用了開(kāi)環(huán)控制以及結(jié)構(gòu)內(nèi)自然閉環(huán)反饋的方式，多段行程流體動(dòng)力裝置的外部控制很簡(jiǎn)單，由于器件少， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以可靠性高、成本低、適用面廣。
圖1為本實(shí)用新型多段行程流體動(dòng)力裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型多段行程流體動(dòng)力裝置實(shí)施例1的手動(dòng)控制電路圖；圖3為本實(shí)用新型多段行程流體動(dòng)力裝置實(shí)施例1的自動(dòng)控制電路圖；圖4為本實(shí)用新型多段行程流體動(dòng)力裝置實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型多段行程流體動(dòng)力裝置實(shí)施例2的自動(dòng)控制電路圖；圖6為本實(shí)用新型中開(kāi)設(shè)有輸入及泄壓孔和泄壓孔的氣缸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。實(shí)施例1參見(jiàn)圖1和圖6，本實(shí)用新型的多段行程流體動(dòng)力裝置包括流體源1、第一節(jié)流閥 2、第二節(jié)流閥3、第一電磁閥4、第二電磁閥5、第三電磁閥6、第四電磁閥7、第一輸入及泄壓孔10、第一泄壓孔11、第二泄壓孔12、第二輸入及泄壓孔13、活塞14和氣缸15。第一節(jié)流閥2和第二節(jié)流閥3的輸入端均與流體源1的輸出端相連，在本實(shí)施例中，流體源1為氣源。第一輸入及泄壓孔10和第二輸入及泄壓孔13分別與第一節(jié)流閥2和第二節(jié)流閥3的輸出端相連，第一輸入及泄壓孔10、第一泄壓孔11、第二泄壓孔12和第二輸入及泄壓孔13均與氣缸15相連通，氣缸15內(nèi)設(shè)有與氣缸15密封連接的活塞14，在本實(shí)施例中，活塞14只有一端設(shè)有活塞桿14. 1，當(dāng)然，活塞14兩端也可以均設(shè)有活塞桿14. 1。 第一電磁閥4、第二電磁閥5、第三電磁閥6和第四電磁閥7分別與第一輸入及泄壓孔10、第一泄壓孔11、第二泄壓孔12和第二輸入及泄壓孔13相連。參見(jiàn)圖2，控制電路中除接入的第一電磁閥4、第二電磁閥5、第三電磁閥6和第四電磁閥7外，均設(shè)有與每個(gè)電磁閥相連的開(kāi)關(guān)，該電路可以通過(guò)手動(dòng)分別控制第一電磁閥 4、第二電磁閥5、第三電磁閥6和第四電磁閥7的啟閉。參見(jiàn)圖3，控制電路中除接入的第一電磁閥4、第二電磁閥5、第三電磁閥6和第四電磁閥7外，還設(shè)有與第一電磁閥4、第二電磁閥5、第三電磁閥6和第四電磁閥7相連接的 PLC,通過(guò)該P(yáng)LC可以自動(dòng)控制第一電磁閥4、第二電磁閥5、第三電磁閥6和第四電磁閥7 的啟閉。因?yàn)橐簤候?qū)動(dòng)與氣壓驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)及原理基本相同，所以本實(shí)施例以氣壓驅(qū)動(dòng)為例說(shuō)明多段行程流體動(dòng)力裝置的工作過(guò)程。當(dāng)流體源1接通氣體時(shí)，假設(shè)第一電磁閥4、第二電磁閥5、第三電磁閥6和第四電磁閥7均沒(méi)有電信號(hào)而處于截止?fàn)顟B(tài)。流體源1經(jīng)由第一節(jié)流閥2和第二節(jié)流閥3給氣缸 15供氣，這時(shí)氣缸15腔內(nèi)氣壓會(huì)逐漸上升到與流體源1氣壓相等，活塞14將氣缸15分隔為兩個(gè)腔體，當(dāng)活塞14只有一端設(shè)有活塞桿14. 1時(shí)，即將氣缸15腔體分為有桿腔15. 1和無(wú)桿腔15. 2。由于活塞桿14. 1的存在，有桿腔15. 1 一側(cè)的活塞14有效面積小于無(wú)桿腔 15. 2 一側(cè)的活塞14有效面積，所以在同樣的壓強(qiáng)下無(wú)桿腔15. 2 一側(cè)產(chǎn)生的推力大于有桿腔15. 1 一側(cè)產(chǎn)生的推力，這時(shí)活塞會(huì)向有桿腔15. 1 一側(cè)運(yùn)動(dòng)，直至運(yùn)動(dòng)到接近氣缸15位于有桿腔15. 1 一側(cè)的端部?jī)?nèi)壁，這會(huì)對(duì)有初始位置要求的應(yīng)用場(chǎng)合有不利影響，所以當(dāng)活塞14只有一端設(shè)有活塞桿14. 1時(shí)，必須在流體源1接通之前明確給出位置控制信號(hào)，使得初始位置確定。而活塞14兩端均設(shè)有活塞桿14. 1時(shí)則無(wú)此問(wèn)題。當(dāng)以上供氣升壓過(guò)程結(jié)束后，如果此時(shí)有控制信號(hào)接通，假設(shè)開(kāi)啟第三電磁閥6， 這時(shí)第二泄壓孔12與大氣導(dǎo)通泄壓，第二泄壓孔12所在的活塞一側(cè)氣壓迅速下降至接近大氣壓，而活塞的另一側(cè)只是略有下降，下降幅度取決于裝置密封情況和氣源供氣能力。在兩側(cè)存在壓力差的情況下，活塞14向第二泄壓孔12所在位置運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞14運(yùn)動(dòng)到第二泄壓孔12時(shí)，活塞頭14. 2會(huì)堵住第二泄壓孔12，這時(shí)泄壓流量減少，同時(shí)活塞14兩側(cè)壓力差減少，當(dāng)活塞14只有一端設(shè)有活塞桿14. 1時(shí)，因?yàn)榛钊?4兩側(cè)承受壓力的有效面積不一樣，活塞14會(huì)運(yùn)動(dòng)到第二泄壓孔12的一側(cè)停下，使得有桿腔15. 1被完全封住，而無(wú)桿腔 15. 2稍有泄漏，這時(shí)會(huì)保持動(dòng)態(tài)的平衡。而當(dāng)活塞14兩端均設(shè)有活塞桿14. 1時(shí)，活塞14 會(huì)剛好運(yùn)動(dòng)到第二泄壓孔12的位置停下而將第二泄壓孔12完全封住。當(dāng)活塞14只有一端設(shè)有活塞桿14. 1時(shí)，如果還需要活塞14運(yùn)動(dòng)到其他輸入及泄壓孔或泄壓孔，只需先開(kāi)啟相應(yīng)電磁閥，再關(guān)閉第三電磁閥6即可，先開(kāi)后關(guān)是為了避免此情況下的固有特性造成的不確定運(yùn)動(dòng)，無(wú)論是采用圖2所示的手動(dòng)控制還是用圖3所示的 PLC控制電磁閥均需遵循這一原則。而當(dāng)活塞14兩端均設(shè)有活塞桿14. 1時(shí)則無(wú)此要求。第一節(jié)流閥2和第二節(jié)流閥3的設(shè)置是為了使活塞14兩端能產(chǎn)生壓力差從而推動(dòng)活塞14運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還可以起到一定范圍的調(diào)速作用。受流體源1供氣流量的影響，第一節(jié)流閥2和第二節(jié)流閥3開(kāi)度不能過(guò)大，這樣會(huì)導(dǎo)致壓力差不夠，活塞14推力不足，甚至完全不能正常工作，因此在滿足活塞14運(yùn)動(dòng)速度要求的情況下，盡量使節(jié)流閥開(kāi)度減小，有利于減少耗氣量和能耗?；钊?4的定位精度取決于活塞14密封面的軸向?qū)挾扰c氣缸15所設(shè)置的輸入及泄壓孔和泄壓孔軸向?qū)挾鹊牟钪?，活?4密封面的軸向?qū)挾缺仨毚笥谳斎爰靶箟嚎缀托箟嚎椎妮S向?qū)挾龋駝t將會(huì)封不住輸入及泄壓孔和泄壓孔，同時(shí)活塞14兩側(cè)串氣，造成失控。由于多段行程流體動(dòng)力裝置需要在氣缸15上開(kāi)孔，造成氣缸15內(nèi)壁的密封配合不連續(xù)，如果活塞14采用橡膠0型圈密封(圖中未示出)，密封圈運(yùn)動(dòng)到輸入及泄壓孔或泄壓孔時(shí)會(huì)脹大，增加活塞14與氣缸15之間阻力的同時(shí)，密封圈自身也不斷受到剪切力的作用，造成使用壽命短。所以只有采用減小活塞14與氣缸15的配合間隙或者采用較硬的彈性材料例如聚四氟乙烯材料來(lái)做密封圈。實(shí)施例2實(shí)施例1中由于節(jié)流閥和流體源1供氣量的限制，活塞14速度增加有限，在需要高速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，如高速貨品分選傳送帶，需要裝置瞬間動(dòng)作，很顯然實(shí)施例1中的多段行程流體動(dòng)力裝置不適用這種場(chǎng)合，本實(shí)施例將說(shuō)明高速運(yùn)動(dòng)的多段行程流體動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理。本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)大部分相同，不同之處在于參見(jiàn)圖4與圖6，所述多段行程流體動(dòng)力裝置增加了第五電磁閥8、第六電磁閥9、第一單向閥16和第二單向閥17， 所述第一單向閥16和第二單向閥17的輸入端分別與第一節(jié)流閥2和第二節(jié)流閥3的輸出端相連，第一單向閥16、和第二單向閥17的輸出端分別與第一輸入及泄壓孔10和第二輸入及泄壓孔13相連接，所述第五電磁閥8和第六電磁閥9的一端均與流體源1相連，第五電磁閥8和第六電磁閥9的另一端分別通過(guò)第一單向閥16和第二單向閥17的輸出端與第一輸入及泄壓孔10和第二輸入及泄壓孔13相連接。參見(jiàn)圖5，控制電路中除接入的第一電磁閥4、第二電磁閥5、第三電磁閥6、第四電磁閥7、第五電磁閥8和第六電磁閥9外，還設(shè)有與第一電磁閥4、第二電磁閥5、第三電磁閥 6、第四電磁閥7、第五電磁閥8和第六電磁閥9相連接的PLC，通過(guò)該P(yáng)LC可以自動(dòng)控制第一電磁閥4、第二電磁閥5、第三電磁閥6、第四電磁閥7、第五電磁閥8和第六電磁閥9的啟閉。下面仍以氣壓驅(qū)動(dòng)為例說(shuō)明多段行程流體動(dòng)力裝置的工作過(guò)程。第五電磁閥8和第六電磁閥9由圖5中所示的PLC以一定時(shí)序驅(qū)動(dòng)，當(dāng)然也可以是單片機(jī)來(lái)控制。系統(tǒng)初始過(guò)程與實(shí)施例1相似，流體源1接通氣體后，氣體經(jīng)第一節(jié)流閥 2和第二節(jié)流閥3給氣缸15供氣，由于活塞14只有一端設(shè)有活塞桿14. 1，控制時(shí)須先給出初始位置信號(hào)。假定第一泄壓孔11初始完成后，活塞14定位在第一泄壓孔11。如果此時(shí)需要移動(dòng)到第二泄壓孔12位置，則需先開(kāi)啟第三電磁閥6，后關(guān)閉第二電磁閥5。如果此時(shí)不給第五電磁閥8和第六電磁閥9相應(yīng)的動(dòng)作信號(hào)，那么活塞14的運(yùn)動(dòng)速度與實(shí)施例1相同。如果在打開(kāi)第三電磁閥6的同時(shí)，給一定時(shí)長(zhǎng)的交替控制脈沖信號(hào)到第五電磁閥8和第六電磁閥9，這時(shí)第五電磁閥8和第六電磁閥9就旁路掉第一節(jié)流閥2和第二節(jié)流閥3， 從流體源1出來(lái)的氣體就沒(méi)有了節(jié)流作用，活塞14的移動(dòng)速度得以提高，第二泄壓孔12所在的一側(cè)由于第二泄壓孔12與大氣導(dǎo)通而泄壓，而另一側(cè)的氣壓上升速度更快，從而使得有第二泄壓孔12所在的一側(cè)氣壓小于另一側(cè)氣壓，活塞14由第一泄壓孔11向第二泄壓孔 12快速移動(dòng)，當(dāng)活塞頭14. 2堵住第二泄壓孔12時(shí)即停止運(yùn)動(dòng)，其中，第五電磁閥8和第六電磁閥9只在第一泄壓孔11向第二泄壓孔12轉(zhuǎn)換的全部過(guò)程中發(fā)生作用，以達(dá)到活塞14 快速移動(dòng)的目的。第五電磁閥8和第六電磁閥9經(jīng)一定時(shí)長(zhǎng)后關(guān)閉，動(dòng)作即告結(jié)束。如果需要移動(dòng)到新位置只要執(zhí)行相同的過(guò)程即可。過(guò)程中交替控制脈沖導(dǎo)通第五電磁閥8和第六電磁閥9是為了避免多段行程流體動(dòng)力裝置失壓，因?yàn)槿绻瑫r(shí)導(dǎo)通，受流體源1供氣能力和泄壓孔的影響，多段行程流體動(dòng)力裝置內(nèi)無(wú)法建立正常工作壓力。當(dāng)?shù)谌姶砰y6導(dǎo)通時(shí)，由于單向閥的作用，在第五電磁閥8和第六電磁閥9控制脈沖寬度合適的情況下無(wú)泄壓側(cè)的壓力只會(huì)不斷上升不會(huì)下降，而有泄壓側(cè)壓力不會(huì)上升只會(huì)下降，不會(huì)由于交替供氣造成活塞14往復(fù)運(yùn)動(dòng)。而第一節(jié)流閥2和第二節(jié)流閥3的作用在于在第五電磁閥8和第六電磁閥9沒(méi)導(dǎo)通之前提供一個(gè)預(yù)升壓回路，在動(dòng)作結(jié)束關(guān)閉第五電磁閥8和第六電磁閥9時(shí)建立位置保持力矩所需的壓力。根據(jù)實(shí)施例1和實(shí)施例2的說(shuō)明可以看出，多段行程流體動(dòng)力裝置隨著應(yīng)用場(chǎng)合不同，推力、行程也不一樣。輸入及泄壓孔及泄壓孔的位置決定定位位置，泄壓孔的多少?zèng)Q定行程段數(shù)，位于氣缸15兩端的第一輸入及泄壓孔10和第二輸入及泄壓孔13與氣缸15 端部應(yīng)該留有一段距離，該距離會(huì)起到緩沖的作用，如果沒(méi)有這段距離，在機(jī)械慣量較大的場(chǎng)合，會(huì)造成活塞14碰撞氣缸15。在需要行程較多的情況下，可采用集成的方法，把外部元件全部集成在氣缸15上，外部只留有控制線和管路，不僅使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且提高可靠性，安裝方便。該多段行程流體動(dòng)力裝置可以應(yīng)用于車輛變速箱、船用變速箱、機(jī)床的動(dòng)作單元、 生產(chǎn)流水線上的執(zhí)行裝置以及非精確定位的機(jī)器手裝置。[0038]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種多段行程流體動(dòng)力裝置，包括流體源(1)、輸入端均與流體源(1)輸出端相連的第一節(jié)流閥( 和第二節(jié)流閥(3)、分別與第一節(jié)流閥( 和第二節(jié)流閥( 輸出端相連的第一輸入及泄壓孔(10)和第二輸入及泄壓孔(13)、分別與第一輸入及泄壓孔(10)和第二輸入及泄壓孔(1 相連的第一電磁閥(4)和第四電磁閥(7)、與第一輸入及泄壓孔(10) 和第二輸入及泄壓孔(1 連通的氣缸(1 以及與氣缸(1 密封連接的活塞(14)，其特征在于所述多段行程流體動(dòng)力裝置還設(shè)有與氣缸(1 連通的第一泄壓孔(11)和第二泄壓孔(12)以及分別與第一泄壓孔(11)和第二泄壓孔(12)相連的第二電磁閥(5)和第三電磁閥(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段行程流體動(dòng)力裝置，其特征在于所述多段行程流體動(dòng)力裝置還設(shè)有第五電磁閥(8)、第六電磁閥(9)、第一單向閥(16)和第二單向閥(17)， 所述第一單向閥(16)和第二單向閥(17)的輸入端分別與第一節(jié)流閥( 和第二節(jié)流閥 (3)的輸出端相連，第一單向閥(16)和第二單向閥(17)的輸出端分別與第一輸入及泄壓孔 (10)和第二輸入及泄壓孔(1 相連接，所述第五電磁閥(8)和第六電磁閥(9)的一端均與流體源(1)相連，第五電磁閥(8)和第六電磁閥(9)的另一端分別通過(guò)第一單向閥(16)和第二單向閥(17)的輸出端與第一輸入及泄壓孔(10)和第二輸入及泄壓孔(1 相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多段行程流體動(dòng)力裝置，其特征在于所述多段行程流體動(dòng)力裝置還設(shè)有PLC控制單元，所述PLC控制單元分別與第一電磁閥(4)、第二電磁閥 (5)、第三電磁閥(6)和第四電磁閥(7)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多段行程流體動(dòng)力裝置，其特征在于所述多段行程流體動(dòng)力裝置還設(shè)有PLC控制單元，所述PLC控制單元分別與第一電磁閥(4)、第二電磁閥 (5)、第三電磁閥(6)、第四電磁閥(7)、第五電磁閥(8)和第六電磁閥(9)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的一種多段行程流體動(dòng)力裝置，其特征在于所述活塞(14)只有一端設(shè)有活塞桿(14. 1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的一種多段行程流體動(dòng)力裝置，其特征在于所述活塞(14)兩端均設(shè)有活塞桿(14. 1)。
專利摘要本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、可靠性差、使用面窄的不足，公開(kāi)了一種多段行程流體動(dòng)力裝置，包括流體源、輸入端均與流體源輸出端相連的第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥、分別與第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥輸出端相連的第一輸入及泄壓孔和第二輸入及泄壓孔、分別與第一輸入及泄壓孔和第二輸入及泄壓孔相連的第一電磁閥和第四電磁閥、與第一輸入及泄壓孔和第二輸入及泄壓孔連通的氣缸以及與氣缸密封連接的活塞，所述多段行程流體動(dòng)力裝置還設(shè)有與氣缸連通的第一泄壓孔和第二泄壓孔以及分別與第一泄壓孔和第二泄壓孔相連的第二電磁閥和第三電磁閥。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、適用面廣的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于變速箱及機(jī)械加工領(lǐng)域。
文檔編號(hào)F15B11/16GK202132290SQ20112015699
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者丁凱, 周杰, 姚輝 申請(qǐng)人:武漢智德通信科技有限公司