[发明专利]一种带导轨跟随的恒力输出气浮装置

说明书

技术领域

本发明涉及恒力输出装置。

背景技术

根据其不同的应用环境及应用要求，恒力输出有多种结构和实现方法。动态恒力输出是指将一个恒定的力值加载在动态运动的目标工件上。

通过砝码与目标工件吊挂是最为简单和常用的施加恒力的方法，由于砝码质量恒定，所以作用在目标工件上的力保持不变，但是当目标工件做加速或减速运动时，砝码会因自身惯性力的影响而产生一个作用在目标工件上的附加力，且砝码质量越大影响越大，因此这种方法只适用于目标工件低速或匀速运动的场合。力矩电机、液压气缸等也常被应用于恒力输出领域。如专利申请号为201120495617.7的“恒力输出的液压装置”就公布了一种通过PLC控制器、电磁比例阀、压力传感器输出精确力值的液压装置,但是此装置中压力传感器安装在液压装置的输出端，压力传感器处于运动状态，因此会影响测量值的精确度。气浮无摩擦气缸在实现超精密恒力输出控制、微压动作控制中得到广泛应用；活塞与缸筒间通过气体润滑不存在摩擦力，因此作用在活塞上的力与活塞的横截面积和缸筒内的气压大小有关；但是气体的响应速度慢，缸筒内活塞运动产生的体积变化会导致气压瞬变，引起输出恒力的波动，因此，气浮无摩擦气缸一般用来实现动作输出，恒压控制比较困难，难以保证输出力值的恒定，再者活塞与活塞壁间的气隙要求为微米级，加工精度要求非常高，受加工条件和加工精度的限制，超长行程的活塞难以实现。

发明内容

针对现有恒力输出装置中输出力值难以保持恒定、传感器测量不够精准、恒力输出精度不高、无法实现长距离恒力输出等问题，本发明提供一种稳定性好的、恒力输出精度高的、带导轨跟随的恒力输出气浮装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带导轨跟随的恒力输出气浮装置，包括输出气缸和跟随装置；

所述跟随装置包括滑块、直线导轨、电机、滚珠丝杠；所述滑块套装在直线导轨上，所述直线导轨两端通过支座支撑，所述电机安装在支座上且连接滚珠丝杠。

所述输出气缸包括活塞、活塞杆、缸筒、端盖、缸筒盖、进气套，所述所述缸筒下安装连接板，所述连接板与滑块固接，所述滚珠丝杠通过螺母座连接连接板。

所述活塞杆连接活塞，所述活塞套装在缸筒内且和缸筒壁间存有极小间隙，所述缸筒两端分别套装端盖和缸筒盖，所述活塞杆穿过缸筒盖且和缸筒盖内壁间存有极小间隙；

所述进气套包含第一进气套和第二进气套。所述第一进气套套装在缸筒上，所述第二进气套套装在缸筒盖上。

所述第一进气套和缸筒间留有间隙形成第一储气腔，所述第一进气套上设有第一进气口，所述第一进气口与第一储气腔相通。所述第二进气套和缸筒盖间留有间隙形成第二储气腔，所述第二进气套上设有第二进气口，所述第二进气口与第二储气腔相通。

所述缸筒沿圆周均布第一径向节流孔，所述第一径向节流孔与第一储气腔相通，所述第一径向节流孔沿轴向方向至少有两组，所述第一径向节流孔内安装节流塞。

所述缸筒盖上沿圆周均布第二径向节流孔，所述第二径向节流孔与第二储气腔相通，所述第二径向节流孔沿轴向方向至少有两组，所述第二径向节流孔内安装节流塞。

所述活塞上设有第一卸压槽，所述第一卸压槽包含活塞中心的轴向盲孔、活塞外圆柱面上的第一凹槽、第一凹槽内的第一径向通孔；所述第一径向通孔与轴向盲孔相通，所述第一凹槽至少有两组且位于活塞的两端。

所述活塞杆中心开有轴向通孔形成卸气孔，所述卸气孔与活塞中心的轴向盲孔相通。

所述缸筒盖上设有第二卸压槽，所述第二卸压槽包含缸筒盖内壁上的第二凹槽、第二凹槽内的第二径向通孔；所述第二径向通孔与外界大气相通。

所述端盖上设有进气孔，所述缸筒盖上设有出气孔；所述进气孔通过气管连接气压传感器和大储气罐，所述大储气罐内储存恒压气体。

所述端盖与缸筒之间、缸筒与第一进气套之间、缸筒盖与缸筒之间、缸筒盖与第二进气套之间均采用O型圈密封。

所述一种带导轨跟随的恒力输出气浮装置还包括激光位移传感器和反光板，所述激光位移传感器安装在恒力输出气缸的缸筒盖上，所述反光板套装在活塞杆上，所述激光位移传感器可测量出活塞杆的位移。

本发明的设计思路表现在：

为了实现长距离的恒力输出，本发明利用恒力输出气缸来输出恒力，利用跟随装置控制输出气缸实现长距离运动。

恒力输出气缸通过气膜润滑，活塞与缸筒壁间不存在摩擦，因此只要通过比例阀和储气罐控制通入缸筒内腔的气压保持恒定，则活塞杆上输出的力值保持恒定。