[发明专利]一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及恒压气缸技术领域，具体涉及一种气体流量与体积协调控制的恒压气缸系统。

背景技术

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。

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。

发明内容

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，本发明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。

本发明的技术方案为：

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，且依次通过所述主气路流量控制阀、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。

作为本发明的一种优选改进，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。

作为本发明的一种优选改进，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。

作为本发明的一种优选改进，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。

作为本发明的一种优选改进，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。