內(nèi)導(dǎo)向直線運動自動復(fù)位節(jié)能氣動肌腱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣壓傳動的執(zhí)行元件領(lǐng)域，主要涉及兩種內(nèi)導(dǎo)向直線運動自動復(fù)位節(jié)能氣動肌腱。
【背景技術(shù)】
[0002]氣動肌腱，亦稱氣動肌肉，是近一時期發(fā)展起來的一種提供單向拉力的新型氣動執(zhí)行元件，其技術(shù)特征是向密封的編織膠管內(nèi)部充入壓縮氣體，使編織膠管內(nèi)部容積膨脹導(dǎo)致徑向尺寸增大、縱向長度縮短而產(chǎn)生拉力。相對于傳統(tǒng)氣缸，氣動肌腱具有體積小、重量輕、相同內(nèi)徑輸出力比氣缸高一個數(shù)量級等方面的優(yōu)勢。但是，現(xiàn)有的氣動肌腱，也存在以下明顯的缺點:(I)大多數(shù)工況對氣動執(zhí)行元件的要求，是在工作行程能夠輸出力與直線運動，返回行程能夠自動完成。而氣動肌腱的關(guān)鍵元件，是由非剛性材料制造而成的編織膠管，需要另外設(shè)置直線運動導(dǎo)向與返程裝置，才能夠?qū)崿F(xiàn)輸出直線運動與自動復(fù)位。這不僅造成總體裝置的結(jié)構(gòu)很不緊湊，而且綜合制造成本高，甚至遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)氣缸。(2)氣動肌腱的最大輸出行程，僅僅為相同縱向長度氣缸的25%。而氣缸的耗能等于額定壓力乘以容積，SPE=pV。這意味著在相同內(nèi)徑、行程與壓力的情況下，氣動肌腱的耗能，高達(dá)氣缸的4倍以上。
[0003]由于現(xiàn)有氣動肌腱存在上述缺點，嚴(yán)重限制了其在有關(guān)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有氣動肌腱的缺點，設(shè)計出總體結(jié)構(gòu)緊湊，綜合制造成本低，能夠輸出直線運動且自動復(fù)位的節(jié)能型氣動肌腱，為有關(guān)領(lǐng)域提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能、環(huán)保、功能完善、應(yīng)用范圍廣的新型氣動執(zhí)行元件。
[0005]為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種內(nèi)導(dǎo)向直線運動自動復(fù)位節(jié)能氣動肌腱，其膠管的內(nèi)孔中，固定有二只相互嵌套滑動配合以形成內(nèi)部直線運動導(dǎo)向裝置的零件。
[0006]優(yōu)選地，所述二只相互嵌套滑動配合以形成內(nèi)部直線運動導(dǎo)向裝置的零件，包圍有內(nèi)部容腔;所述內(nèi)部容腔中，設(shè)置有壓縮彈簧，形成自動復(fù)位裝置;優(yōu)選地，所述設(shè)置有壓縮彈簧的內(nèi)部容腔與大氣相通，相對于氣動肌腱膠管的工作腔封閉。
[0007]優(yōu)選地，所述二只相互嵌套滑動配合以形成內(nèi)部直線運動導(dǎo)向裝置的零件，包圍有內(nèi)部容腔;所述內(nèi)部容腔相對封閉而形成氣容;所述氣容充入并保持有用于氣動肌腱伸長復(fù)位的壓縮氣體，形成復(fù)位氣體彈簧。
[0008]由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
1、本發(fā)明新型氣動肌腱，能夠輸出直線運動且能夠自動復(fù)位，極大地拓展了氣動肌腱的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0009]2、直線運動導(dǎo)向與自動復(fù)位裝置，設(shè)置在氣動肌腱內(nèi)部，總體結(jié)構(gòu)非常緊湊，綜合制造成本，大大低于需要外設(shè)直線運動導(dǎo)向裝置與自動復(fù)位裝置的現(xiàn)有氣動肌腱。
[0010]3、固定在氣動肌腱膠管內(nèi)孔中二只相互嵌套滑動配合以形成內(nèi)部直線運動導(dǎo)向裝置的零件，其外形尺寸可以設(shè)計得接近于氣動肌腱膠管內(nèi)徑，能夠使得與氣動肌腱膠管內(nèi)壁之間的容積，不僅可以大大小于現(xiàn)有氣動肌腱的內(nèi)腔容積，而且可以明顯小于現(xiàn)有氣缸工作腔的容積，所以能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度節(jié)能。
[0011]4、本發(fā)明提供了利用彈簧自動復(fù)位與利用內(nèi)部氣容自動復(fù)位兩種技術(shù)方案，更方便于使用者根據(jù)具體應(yīng)用場合進(jìn)行選擇。
【附圖說明】
[0012]附圖1、2、3、4為本發(fā)明內(nèi)導(dǎo)向直線運動自動復(fù)位節(jié)能氣動肌腱的兩種技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖1、2為一種技術(shù)方案，自動復(fù)位利用壓縮彈簧的彈性勢能；附圖3、4為另一種技術(shù)方案，自動復(fù)位利用內(nèi)部氣容的氣體壓力勢能。
[0013]附圖中，1、二位三通閥；2、膠管;3、左嵌套件;31、呼吸孔;32、工作腔進(jìn)排氣孔;33、氣容充氣孔;4、右嵌套件;5、壓縮彈簧;6、密封裝置;7、壓力開關(guān)
【具體實施方式】
[0014]下面，結(jié)合兩個具體實施例的附圖，來對本發(fā)明兩種技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。
[0015]附圖1與附圖2所示為本發(fā)明一種技術(shù)方案的一個具體實施例。由圖中可見，該氣動肌腱由膠管2與固定于其內(nèi)孔兩端的左嵌套件3和右嵌套件4組成;左嵌套件3的左端部具有呼吸孔31與工作腔進(jìn)排氣孔32。左嵌套件3右部的外表面插入右嵌套件4左部的內(nèi)孔之中，相互配合滑動嵌套，形成內(nèi)部直線運動導(dǎo)向裝置。左嵌套件3與右嵌套件4的內(nèi)孔形成內(nèi)部容腔，并在內(nèi)部容腔中設(shè)置有壓縮彈簧5，形成利用彈性勢能的自動復(fù)位裝置。所述內(nèi)部容腔通過左嵌套件3上的呼吸孔31，始終通向大氣，并由密封裝置6實現(xiàn)對氣動肌腱膠管工作腔的相對封閉。
[0016]當(dāng)氣動肌腱處于非工作狀態(tài)時，二位三通閥I右位，氣動肌腱膠管2內(nèi)孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的容腔，通向大氣;在壓縮彈簧5彈性勢能作用下，左嵌套件3與右嵌套件4相對向外運動，使得氣動肌腱膠管2處于伸長狀態(tài)。如圖1所示。
[0017]當(dāng)二位三通閥I切換至左位工作時，氣動肌腱膠管2內(nèi)孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的工作腔內(nèi)，通過進(jìn)排氣孔32，充入壓縮氣體，使膠管2徑向尺寸變大而軸向尺寸縮短，產(chǎn)生軸向收縮力，克服壓縮彈簧5的張力，使得左嵌套件3與右嵌套件4，相對向內(nèi)進(jìn)行直線運動，從而能夠輸出拉力做功。當(dāng)左嵌套件3因為右嵌套件4的尺寸限制而使得二者不能繼續(xù)進(jìn)行相對運動時，氣動肌腱膠管2內(nèi)孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的工作腔內(nèi)，充滿額定壓力的高壓氣體，膠管2徑向尺寸達(dá)到最大，而軸向尺寸縮為最短。如圖2所示。
[0018]附圖3、4所示為本發(fā)明另一種技術(shù)方案的一個具體實施例。由圖中可見，該氣動肌腱同樣由膠管2與固定于其兩端的左嵌套件3和右嵌套件4組成。左嵌套件3的外端設(shè)有氣動肌腱工作腔進(jìn)排氣孔32;左嵌套件3和右嵌套件4包圍有內(nèi)部容腔;所述內(nèi)部容腔由密封裝置6實現(xiàn)對外部相對封閉而形成氣容;所述氣容通過左嵌套件3外端的氣容充氣孔33充入并保持有用于氣動肌腱伸長復(fù)位的壓縮氣體，形成復(fù)位氣體彈簧;氣容充氣孔33外接有壓力開關(guān)7。
[0019]圖3所示為氣動肌腱膠管2處于最長狀態(tài)。該狀態(tài)下，二位三通閥I右位，氣動肌腱膠管2內(nèi)孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的工作腔，通向大氣;左嵌套件3與右嵌套件4包圍形成的氣容內(nèi)，由于充入并保持有用于氣動肌腱伸長復(fù)位的壓縮氣體，形成復(fù)位氣體彈簧;氣體彈簧的張力驅(qū)動左嵌套件3與右嵌套件4相對向外進(jìn)行直線運動，使得氣動肌腱膠管2處于伸長狀態(tài)。
[0020]同樣，當(dāng)二位三通閥I切換至左位工作時，氣動肌腱膠管2內(nèi)孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的工作腔內(nèi)，通過工作腔進(jìn)排氣口 32，充入壓縮氣體，使膠管2徑向尺寸變大而軸向尺寸縮短，產(chǎn)生軸向收縮力，克服自動復(fù)位氣體彈簧的張力，使得左嵌套件3與右嵌套件4，相對向內(nèi)進(jìn)行直線運動，從而輸出拉力做功。當(dāng)左嵌套件3因為右嵌套件4的尺寸限制而使得二者不能繼續(xù)進(jìn)行相對運動時，氣動肌腱膠管2內(nèi)孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的工作腔內(nèi)，充滿額定壓力的高壓氣體，膠管2徑向尺寸達(dá)到最大，而軸向尺寸縮為最短。如圖4所示。
[0021]向氣容內(nèi)部充入并保持有用于氣動肌腱伸長復(fù)位返程壓縮氣體的控制裝置，可以有許多種技術(shù)方案，此處限于篇幅不予贅述。無論氣動肌腱在何種工作狀態(tài)下，只要氣容內(nèi)部壓力因為泄漏等原因而低于壓力開關(guān)7調(diào)整的最低壓力時，控制系統(tǒng)便會發(fā)出信號，壓縮空氣便會從外部通過氣容充氣孔33充入氣容內(nèi)部。而一旦氣容內(nèi)部壓力達(dá)到壓力開關(guān)7調(diào)整的最高壓力，控制系統(tǒng)又會發(fā)出信號而停止充氣。在這里需要特別提醒注意的是，對自動復(fù)位氣容內(nèi)部進(jìn)行充氣，一般是為了補充泄漏，其次數(shù)是很少的。
[0022]附圖1、2與附圖3、4所示本發(fā)明內(nèi)導(dǎo)向直線運動自動復(fù)位節(jié)能氣動肌腱的兩種技術(shù)方案的具體實施例，技術(shù)功能是一樣的。相對于現(xiàn)有的氣動肌腱，能夠輸出直線運動而不需要外加復(fù)雜的直線運動導(dǎo)向裝置，結(jié)構(gòu)緊湊而且總體制造成本大幅度降低。此外，由于左嵌套件3與右嵌套件4伸入膠管2內(nèi)孔的部分，占據(jù)了很大一部分容積，其工作腔容積較現(xiàn)有氣動肌腱大幅度減小，從而相應(yīng)減少了高壓氣體的消耗量，具有極為顯著的節(jié)能效果。
[0023]具體選用方面，附圖1、2所示彈簧勢能自動復(fù)位節(jié)能氣動肌腱，適用于膠管2軸向尺寸相對較短的氣動肌腱;而附圖3、4所示氣容勢能自動復(fù)位節(jié)能氣動肌腱，適用于膠管2軸向尺寸相對較長的氣動肌腱。
[0024]上述實施例只是為了說明本發(fā)明的創(chuàng)新構(gòu)思與技術(shù)特點，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于上述特定的【具體實施方式】。凡根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)新構(gòu)思實質(zhì)與技術(shù)特點而所進(jìn)行的各種等效變化或局部性修飾，特別是兩個嵌套件與氣容壓力控制裝置的等效變化或復(fù)雜化等，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)導(dǎo)向直線運動自動復(fù)位節(jié)能氣動肌腱，其特征在于:在氣動肌腱膠管的內(nèi)孔中，固定有二只相互嵌套滑動配合以形成內(nèi)部直線運動導(dǎo)向裝置的零件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動肌腱，其特征在于:所述二只相互嵌套滑動配合以形成內(nèi)部直線運動導(dǎo)向裝置的零件，包圍有內(nèi)部容腔;所述內(nèi)部容腔中，設(shè)置有壓縮彈簧，形成自動復(fù)位裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的氣動肌腱，其特征在于:所述設(shè)置有壓縮彈簧的內(nèi)部容腔與大氣相通，相對于氣動肌腱膠管的工作腔封閉。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動肌腱，其特征在于:所述二只相互嵌套滑動配合以形成內(nèi)部直線運動導(dǎo)向裝置的零件，包圍有內(nèi)部容腔;所述內(nèi)部容腔相對封閉而形成氣容;所述氣容充入并保持有用于氣動肌腱伸長復(fù)位的壓縮氣體，形成復(fù)位氣體彈簧。
【專利摘要】現(xiàn)有氣動肌腱的關(guān)鍵元件，是由非剛性材料制造而成的編織膠管，需要外設(shè)直線運動導(dǎo)向與返程裝置，才能夠?qū)崿F(xiàn)直線運動輸出與自動復(fù)位，不僅造成總體裝置的結(jié)構(gòu)很不緊湊，而且綜合制造成本高。此外，現(xiàn)有的氣動肌腱，在相同內(nèi)徑、行程與額定壓力的情況下，耗能高達(dá)相應(yīng)氣缸的4倍以上。本發(fā)明采用內(nèi)置直線運動導(dǎo)向裝置，與利用壓縮彈簧形成彈性勢能構(gòu)成自動復(fù)位裝置，以及利用內(nèi)部氣容構(gòu)成壓力勢能自動復(fù)位裝置，設(shè)計出了兩種能夠輸出直線運動且自動復(fù)位的節(jié)能型氣動肌腱。新型的氣動肌腱，節(jié)能環(huán)保，總體結(jié)構(gòu)緊湊，綜合制造成本低，功能完善，應(yīng)用范圍廣。
【IPC分類】F15B15/10, F15B15/20
【公開號】CN105673606
【申請?zhí)枴緾N201610261792
【發(fā)明人】鐘康民, 竇云霞
【申請人】蘇州普來可瑞機電技術(shù)有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月26日