一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统技术方案

本发明专利技术公开了一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统，包括工作气缸、密闭气缸、活塞杆气浮活塞、上端盖、下端盖、上密封套管、下密封套管、弹性薄膜、直线电机，上端盖与上密封套管分别与工作气缸的上下两端盖接，下密封套管和下端盖分别与密闭气缸的上下两端盖接，上密封套管和下密封套管相互固定且弹性薄膜夹设于上密封套管与下密封套管之间，活塞杆穿过上端盖伸入工作气缸内并与收纳于工作气缸内的气浮活塞固定连接，直线电机安装于密闭气缸内并驱动所述弹性薄膜产生形变。本发明专利技术的有益效果在于：提高了恒压气缸控制系统的响应速度和控制精度，提高了恒压气缸的应用范围，满足超精密恒力输出控制、工件位置控制等方面的要求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统


[0001]本专利技术涉及恒压气缸
，具体涉及一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统。

技术介绍

[0002]传统的低摩擦气缸气缸通常采用特殊的低摩擦材料密封来减小缸筒和活塞之间存在接触摩擦力，但存在工艺性差、成本高、维护困难且寿命短的缺陷，同时无法实现精密的力输出控制和工件位置控制，为解决这一问题，利用气浮技术可以实现缸筒和活塞杆的无摩擦，气浮气缸由此诞生。
[0003]目前正在研究的带气浮轴承的恒压气缸仍然存在一些缺陷，恒压气缸的压力控制方法多采用滑膜控制，滑膜控制固有的缺陷将导致流量控制阀频繁通断从而引起气缸内压力波动，流量控制阀与气缸之间的长气管也增加了系统的响应时间，活塞运动时引起的压力波动无法被快速消除，现有的恒压气缸的活塞运动控制频率在10Hz一下，且在活塞运动频率大于2Hz时将产生较大的压力误差，当作用在气缸负载上的外力频率较高时，现有恒压气缸不再适用。

技术实现思路

[0004]为克服已有气浮气缸恒压控制系统控制精度不高，响应时间长，无法满足高频控制的不足，本专利技术提供一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统，其流量控制实现高幅低频控制，体积控制实现高频低幅控制，满足超精密恒力输出控制、工件位置控制等方面的要求。
[0005]本专利技术的技术方案为：
[0006]一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统，包括工作气缸、密闭气缸、活塞杆气浮活塞、上端盖、下端盖、上密封套管、下密封套管、弹性薄膜、储气罐、直线电机、主气路流量控制阀、气动三通接头以及密闭气缸流量控制阀，所述上端盖与所述上密封套管分别与所述工作气缸的上下两端盖接，所述下密封套管和所述下端盖分别与所述密闭气缸的上下两端盖接，所述上密封套管和所述下密封套管相互固定且所述弹性薄膜夹设于所述上密封套管与所述下密封套管之间，所述活塞杆穿过所述上端盖伸入所述工作气缸内并与收纳于所述工作气缸内的气浮活塞固定连接，所述气浮活塞将所述工作气缸的内腔分割为低压气腔和高压气腔，外部气源依次通过所述主气路流量控制阀和所述气动三通接头给所述工作气缸供气，且依次通过所述气路流量控制阀、所述气动三通接头以及所述密闭气缸流量控制阀给所述密闭气缸和所述储气罐供气，所述直线电机安装于所述密闭气缸内且用于驱动所述弹性薄膜产生形变以改变所述高压气腔的体积。
[0007]作为本专利技术的一种优选改进，所述气浮活塞通过活塞杆连接件与所述活塞杆连接，所述活塞杆连接件与所述气浮活塞通过螺栓连接，且所述活塞杆连接件与所述气浮活塞之间设有弹性橡胶，所述气浮活塞内置有压力传感器，所述压力传感器用于测量所述高
压气腔内的真实气压。
[0008]作为本专利技术的一种优选改进，所述的气浮活塞由所述高压气腔供气，高压气体从气浮活塞底部的进气道经进气孔至环形进气槽，在所述气浮活塞与所述工作气缸的缸筒内壁间形成一层气膜，气流直接流至所述低压气腔或从排气槽再经排气孔流至所述低压气腔，低压气腔与大气相通，所述高压气腔内的高压气流也可通过排气槽再经排气孔流至所述低压气腔。
[0009]作为本专利技术的一种优选改进，所述直线电机通过推动支管上与所述弹性薄膜粘连的刚性薄板改变所述高压气腔的体积。
[0010]作为本专利技术的一种优选改进，所述工作气缸包括工作气缸缸筒和套设于所述工作气缸缸筒上的工作气缸保护套，所述密闭气缸包括密闭气缸缸筒和套设于所述密闭气缸缸筒上的密闭气缸保护套。
[0011]作为本专利技术的一种优选改进，所述上密封套管和所述下密封套管分别通过密封圈与所述工作气缸缸筒和所述密闭气缸缸筒套装。
[0012]作为本专利技术的一种优选改进，所述上端盖与所述工作气缸保护套通过螺栓固定，所述下端盖通过密封圈与所述密闭气缸缸筒套装并与所述密闭气缸保护套通过螺栓固定。
[0013]作为本专利技术的一种优选改进，所述上端盖和所述上密封套管上均套装有缓冲垫圈。
[0014]作为本专利技术的一种优选改进，所述下端盖上设置三级圆柱形导线密封孔可供直线电机导线通过，并采用密封胶对所述三级圆柱形导线密封孔进行静密封。
[0015]作为本专利技术的一种优选改进，所述弹性薄膜通过两个弹性密封圈与所述上密封套管和所述下密封套管套装在一起。
[0016]本专利技术的有益效果如下：提高了恒压气缸控制系统的响应速度和控制精度，提高了恒压气缸的应用范围，满足超精密恒力输出控制、工件位置控制等方面的要求。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
[0018]图1为本专利技术一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统的整体结构图；
[0019]图2为本专利技术一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统的部分结构剖视图；
[0020]图3为本专利技术气浮活塞的立体结构图；
[0021]图4为本专利技术气浮活塞的剖视结构图；
[0022]图5为本专利技术下端盖的剖视结构图；
[0023]图6为本专利技术上密封套管的剖视图；
[0024]图7为本专利技术一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸的气缸的缓冲垫圈的剖视图。
[0025]图中：1、活塞杆堵头；2、活塞杆；3、上端盖；4工作气缸；5、主气路流量控制阀；6、气动三通接头；7、主气路口；8、密闭气缸流量控制阀；9、储气罐；10、密闭气缸；11、下端盖；12、
气浮活塞；13、工作气缸进气口；14、上密封套管；15、下密封套管；16、直线电机；17密闭气缸保护套；18、密闭气缸缸筒；19、密封圈；20、弹性密封圈；21、工作气缸保护套；22、压力传感器；23、弹性橡胶垫；24、缓冲垫圈；25、活塞杆连接件；26、工作气缸缸筒；27、密闭气缸进气口；28、密闭气腔；29、高压气腔；30、低压气腔；31、弹性薄膜；32、刚性薄板；33、支管；121、进气槽；122、排气槽；123、进气道；124、进气孔；125、排气孔；141；螺栓孔；142、第一密封圈沟槽；143、第二密封圈沟槽；144、缓冲圈沟槽；111、螺栓槽；112、第三密封圈沟槽；113、三级圆柱形导线密封孔。
具体实施方式
[0026]述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0028]另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统，其特征在于，包括工作气缸(4)、密闭气缸(10)、活塞杆(2)、气浮活塞(12)、上端盖(3)、下端盖(11)、上密封套管(14)、下密封套管(15)、弹性薄膜(31)、储气罐(9)、直线电机(16)、主气路流量控制阀(5)、气动三通接头(6)以及密闭气缸流量控制阀(8)，所述上端盖(3)与所述上密封套管(14)分别与所述工作气缸(4)的上下两端盖接，所述下密封套管(15)和所述下端盖(11)分别与所述密闭气缸(10)的上下两端盖接，所述上密封套管(14)和所述下密封套管(15)相互固定且所述弹性薄膜(31)夹设于所述上密封套管(14)与所述下密封套管(15)之间，所述活塞杆(2)穿过所述上端盖(3)伸入所述工作气缸(4)内并与收纳于所述工作气缸(4)内的气浮活塞(12)固定连接，所述气浮活塞(12)将所述工作气缸(4)的内腔分割为低压气腔(30)和高压气腔(29)，外部气源依次通过所述主气路流量控制阀(5)和所述气动三通接头(6)给所述工作气缸(4)供气，且依次通过所述气路流量控制阀(5)、所述气动三通接头(6)以及所述密闭气缸流量控制阀(8)给所述密闭气缸(10)和所述储气罐(9)供气，所述直线电机(16)安装于所述密闭气缸(10)内且用于驱动所述弹性薄膜(31)产生形变以改变所述高压气腔(29)的体积。2.根据权利要求1所述的一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统，其特征在于：所述气浮活塞(12)通过活塞杆连接件(25)与所述活塞杆(2)连接，所述活塞杆连接件(25)与所述气浮活塞(12)通过螺栓连接，且所述活塞杆连接件25与所述气浮活塞(12)之间设有弹性橡胶(23)，所述气浮活塞(12)内置有压力传感器(22)，所述压力传感器(22)用于测量所述高压气腔(29)内的真实气压。3.根据权利要求1或2所述的一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统，其特征在于：所述的气浮活塞(12)由所述高压气腔(29)供气，高压气体从气浮活塞(12)底部的进气道(123)经进气孔(124)至环形进气槽(121)，在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈斌，冯凯，张印楚，李文俊，侯玮杰，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：