一种数字式气液缸制造技术

一种数字式气液缸，包括带有前端盖和后端盖的缸体，缸体内腔中设置有带活塞的活塞杆，活塞杆借助活塞两端压力的变化形成往复式直线运动，关键是：在前端盖的端部固定设置有外接显示器的传感器读头，在传感器读头的正下方的活塞杆内埋有一条磁条，磁条的长度从活塞杆一端的活塞端部延伸到活塞杆另一端头。本发明专利技术的有益效果是，通过活塞杆中埋入磁条，可以避免磁条与缸体的前端盖因摩擦而导致磨损，同时磁条不是间断的磁体，可以实现连续的读数，以上效果同时兼具了现有技术中采用光栅尺与分段式磁感应结构的优点，而且还避免了所有缺陷。陷。陷。

【技术实现步骤摘要】
一种数字式气液缸


[0001]本专利技术属于活塞缸体
，涉及到一种可以用在气缸或液压缸体中的数字式缸体装置，特别是一种测量精度高且寿命长的数字式气液缸。

技术介绍

[0002]活塞缸体是动能驱动机构，表现形式分为气缸与油缸，气缸用于驱动力相对小的场景，而油缸用于驱动力较大的场景。目前的气缸或油缸在触发驱动力量时一般采用电信号对气缸或液压缸设备进行控制，输出想要的力，在精度要求低或配有能量缓冲装置的环境下使用，而当精度要求很高时，则一般无法满足，进而人们研发了具有一定控制精度的活塞缸体。
[0003]这样就需要对活塞行程进行标定，标定的方式也分为两种，第一种是通过光栅尺进行计量，参看专利申请号为201711405024.5公开了一种油缸伺服同步控制系统，光栅尺在活塞杆上，通过活塞杆和缸体的相对位移来读取光栅尺的数据。这种方式的好处是光栅尺是连续的，可以输出在活塞行程中的任意位置所对应的压力值，但弊端是使用寿命非常短，因为光栅尺必须在活塞杆的外侧进行固定，活塞杆时刻都与缸体的端盖进行摩擦，导致光栅尺在长期摩擦中而损坏，另外就是光栅尺面对油时被油侵蚀而无法准确测量到光线，导致寿命非常短暂，而维护或重新购买成本昂贵，导致有价无市的局面，多项专利公开文献都在解决光栅尺在液压缸中应用时解决使用寿命问题，例如CN201410202976.7基于光纤光栅传感的液压缸动密封失效状态监测方法、CN201710326379.9一种液压缸活塞杆密封磨损补偿监测装置、CN201810055373.7适用于伺服液压缸运行过程的动态摩擦性能监测方法、CN201910340430.0伺服液压缸往复密封件磨损状态监测装置及方法、CN201920540069.1一种用于立式磨液压缸轴向应力的在线监测装置，以上所有专利都是在动态监测光栅尺的损坏程度，进而及时更换，但没有任何一个能解决使用寿命的问题。第二种是采用电磁耦合方式，参见专利申请号为CN201911362474.X公开的液压缸专利，在缸体外设置耦合器或电磁传感器，在活塞杆上设置多个磁体点，这样的方式虽然在一定程度上避免了被油侵蚀而带来的使用寿命短的问题，但不能实现连续式计量，同时由于磁体同样设置在活塞杆上，磁体与缸体端盖上的摩擦就无法避免，进而也不能很好的保证使用寿命。
[0004]无论以上哪种方式都不能很好地解决活塞缸体的数字化精确测量以及使用寿命的问题，给本行业造成了很久一段时间都无法突破的难题，进而也影响着液压缸或气缸使用厂家也不能快速发展，特别是在需要高精度精准控制的智能机器人领域，只能采用非常昂贵的伺服电机来代替。但在重型设备领域，即使造价昂贵的伺服电机也根本无法满足驱动力或承载力的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决数字式液压缸使用寿命的技术问题，设计了一种数字式气液缸，通过将磁条埋入活塞杆内，进而避免磨损而导致使用寿命大大降低的问题。
[0006]本专利技术采用的技术方案是，一种数字式气液缸，包括带有前端盖和后端盖的缸体，缸体内腔中设置有带活塞的活塞杆，活塞杆借助活塞两端压力的变化形成往复式直线运动，关键是：在前端盖的端部固定设置有外接显示器的传感器读头，在传感器读头的正下方的活塞杆内埋有一条磁条，磁条的长度从活塞杆一端的活塞端部延伸到活塞杆另一端头。
[0007]所述的磁条埋入活塞杆的结构包括：活塞杆上开有长槽，在长槽中固定有磁条，封装条密封盖合磁条，且封装条的外表面与活塞杆的外表面形成密封、光滑的过度曲面。
[0008]所述的传感器读头内设置有至少两个拾磁磁头。
[0009]所述的装置中还设置有固定在缸体上的独立的电磁换向阀，电磁换向阀借助压力加减管路与活塞两侧的缸体内腔连通。
[0010]本专利技术的核心技术是在活塞杆中埋入了磁条，磁条中通过写入线性的磁场强度，进而在传感器读头读取数值时可以不间断的采集。
[0011]本专利技术的有益效果是，通过活塞杆中埋入磁条，可以避免磁条与缸体的前端盖因摩擦而导致磨损，同时磁条不是间断的磁体，可以实现连续的读数，以上效果同时兼具了现有技术中采用光栅尺与分段式磁感应结构的优点，而且还避免了所有缺陷，本专利技术的活塞行程测量精度可以达到0.001毫米。更进一步的优点在于，采用本方案，可以将磁条和传感器读头在实现精准测量的同时，还可以作为反馈调节形成自动控制结构，弥补由于起始信号不准确而带来的误差，通过传感器读头读取实际值时，弥补机械结构的误差，最终使驱动力更加精准。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的数字式气液缸结构示意图。
[0013]图2是图1中的A
‑
A向截面示意图。
[0014]图3是本专利技术的磁条注入磁场曲线分布图。
[0015]附图中，1是缸体，2是前端盖，3是后端盖，4是活塞，5是活塞杆，6是传感器读头，7是磁条，8是封装条，9是电磁换向阀。
具体实施方式
[0016]参看图1和图2，本专利技术的一种数字式气液缸，其中执行缸可以是气缸，也可以是液压油缸，电磁换向阀9中的控制是气或者油。
[0017]在具体实施时，参看图3，先对气缸或油缸的行程进行标定，通过传感器读头6将磁场分布代码写入磁条7中，由于磁场分布曲线是正弦波形，因此磁条7是连续的数据，对应精度在0.001mm，即每0.001mm的位置都写入了磁场强度，然后用封装条8进行封装。由于磁条7中带有一定的磁场强度，因此活塞杆5的材料不能用强磁体材料或绝磁体材料，应该用导磁体金属材料最佳。封装条8时保证外部曲面与活塞杆5的外表面光滑均匀过度，图1中磁条7处的黑线代表了磁条的位置，磁条7埋入的深度距离活塞杆5的外表面应在1
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5mm处，既封装条8的高度应在1
‑
5mm之间。既要保证传感器读头6的磁传感有效距离，也要避免活塞杆5的往复式运动因摩擦而损坏到磁条7。活塞杆5运动一定的距离，传感器读头6能读取当前的磁条位置，进而计算出当前的位置数值，并传送给显示器中显示，操作人员可以十分清楚当下活塞杆的位置信息。
[0018]为考虑到精确计量的目的，所述的装置中还设置有固定在缸体1上的独立的电磁换向阀9，电磁换向阀9借助压力加减管路与活塞4两侧的缸体1内腔连通。原来的电磁换向阀9一般设置在泵站附近，而本方案改进为设置在缸体1上，电信号传输速度极快，压力加减管路只有很短的距离，这样最终可以达到快速响应的目的，避免控制响应速度慢而带来控制不精确的问题。
[0019]本专利技术的装置不仅仅可以作为活塞缸体的计量读数，而且还可以作为闭环自动控制的采样点。例如想要输出200mm的位置值，通过程序输出气压或油压，但实际活塞5的行程所对应的位置值是198mm，说明在机械结构中存在误差，将误差信号反馈给总控后，总控会进行位置补偿，转换呈需要增加的压缩气体或液压油，从而实现位置反馈补偿至200mm。
[0020]另外，在一些特殊环境要实现超精细控制时，压力值不能一下给到位，需要先进行初步给压，让活塞5先到临界值的附近，最后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字式气液缸，包括带有前端盖(2)和后端盖(3)的缸体(1)，缸体(1)内腔中设置有带活塞(4)的活塞杆(5)，活塞杆(5)借助活塞(4)两端压力的变化形成往复式直线运动，其特征在于：在前端盖(2)的端部固定设置有外接显示器的传感器读头(6)，在传感器读头(6)的正下方的活塞杆(5)内埋有一条磁条(7)，磁条(7)的长度从活塞杆(5)一端的活塞(4)端部延伸到活塞杆(5)另一端头。2.根据权利要求1所述的一种数字式气液缸，其特征在于：所述的磁条(7)埋入活塞杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：付建生，
申请(专利权)人：付建生，
类型：发明
国别省市：