[实用新型]一种带体积补偿的无摩擦恒力输出气浮装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及恒力输出装置。

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；专利申请号为201110072339.9的“带有气浮轴承的无摩擦气缸”公布了一种气浮无摩擦气缸，由于其活塞杆上连接进气管道，会对输出的力值产生影响；再者气体的响应速度慢，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。

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、恒力输出精度不高等问题，本实用新型提供一种带体积补偿、输出力值精确、稳定性好的无摩擦恒力输出气浮装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带体积补偿的无摩擦恒力输出气浮装置，包括输出气缸、补偿气缸、储气罐。所述输出气缸包括缸筒、长活塞，所述补偿气缸包括连杆活塞、补偿筒。

所述缸筒和补偿筒分别套装在储气罐内，所述储气罐和缸筒、补偿筒间形成储气腔，所述储气腔分为相互独立的上储气腔和下储气腔，所述缸筒的内腔、补偿筒的内腔与下储气腔连通；所述长活塞套装在缸筒内且与缸筒间存在极小间隙，所述连杆活塞套装在补偿筒内；所述一种带体积补偿的无摩擦恒力输出气浮装置还包括滚珠丝杠、电机、激光位移传感器、反光板；所述滚珠丝杠安装在储气罐外，所述连杆活塞通过连接座与滚珠丝杠连接，所述电机连接滚珠丝杠，所述反光板安装在长活塞上，所述激光位移传感器固定在储气罐外且和反光板位置相对。

所述储气罐上设有第一进气孔和第二进气孔，所述第一进气孔与第一储气腔相通，所述第二进气孔与第二储气腔相通。所述第一进气孔和第二进气孔分别通过气管与比例阀连接。

所述长活塞中心开有进气通孔和卸气通孔，所述进气通孔和卸气通孔间通过密封塞隔离，所述进气通孔与下储气腔相通。

所述长活塞上沿圆周均布第一径向节流孔，所述第一径向节流孔与进气通孔相通，所述第一径向节流孔沿轴向方向至少有两组；所述缸筒上沿圆周均布第二径向节流孔，所述第二径向节流孔与上储气腔相通。所述第一径向节流孔、第二径向节流孔内均安装有节流塞。

所述长活塞上设有第一卸压槽，所述第一卸压槽包含长活塞外圆柱面上的第一凹槽、第一凹槽内沿圆周均布的径向盲孔以及与径向盲孔相通的第一轴向孔；所述第一轴向孔一端通过卸气通孔内的第二凹槽与卸气通孔相通，所述第一轴向孔的另一端通过堵块密封；所述第一凹槽至少有两组且位于第一径向节流孔的两侧；所述第一卸压槽与第一径向节流孔之间相互隔离。

所述缸筒上设有第二卸压槽，所述第二卸压槽包含缸筒内圆柱面上的第三凹槽、与第三凹槽相通的第二轴向孔，所述第二轴向孔另一端与储气罐外的大气相通；所述第三凹槽位于第二径向节流孔的下方，所述第二卸压槽与第二径向节流孔之间相互隔离。

本实用新型的设计思路是：由于活塞横截面积一定，所以只要保证进入到缸筒内腔的气体压力恒定，则可保证输出的力值恒定。但是活塞移动引起腔体容积变化，气体补偿存在一定的滞后性，从而引起气压瞬变，导致输出力波动。因此，本实用新型增加了补偿气缸和储气罐，储气罐和缸筒、补偿筒间形成第一储气腔和第二储气腔，将输出气缸的进气腔和补偿气缸的进气腔通过第二储气腔连通，通过激光位移传感器测量输出气缸内长活塞的位移，然后通过滚珠丝杠控制补偿气缸内连杆活塞移动相应的位移，保证第二储气腔内容积保持不变，避免了因长活塞运动而引起的压力波动。通过体积补偿和气压控制，可实现精确的、高速的恒力输出。