一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器

专利摘要:
本实用新型公开了一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，包括设备本体，所述设备本体的侧壁上固定连接有固定端结构件，所述固定端结构件的下侧壁固定连接有气缸，所述气缸包括两个接气口和伸缩端，所述伸缩端的侧壁固定连接有负载端结构件。该种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，通过使用三位五通电磁阀与小流量电气比例阀的并联气路，替换现有技术中的大流量比例阀，使得成本更低、体积更小、质量更轻，同时具有两种传统气动控制方案所具有的优点，并且，既能满足小流量使用时的精确控制需求，又能满足大流量使用时的快速相应需求，使得位置控制更加精确、灵活性更好，动作反应更快。
公开号:CN214331038U
申请号:CN202120217267.1U
申请日:2021-01-27
公开日:2021-10-01
发明作者:魏文昊；唐亮；卢煜程；关启泰；叶旭威；吴家荟
申请人:Guilin University of Electronic Technology；
IPC主号:F15B13-02

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于气动驱动器技术领域，具体地说，涉及一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器。
[n0002] 传统的气动开环控制通常使用二位或三位电磁阀，具有成本低、动作块的优点，但存在位置难以精确控制、灵活性差的问题。传统的气动闭环控制通常使用电气比例阀，具有位置、压力精确可控的优点，但存在成本高、大行程动作慢的问题。
[n0003] 通常气动伺服执行器使用流量足够的电气比例阀来进行气压或流量的实时控制。此方案在执行器无大行程运动或者使用较高流量的大型电气比例阀时有较好的表现。但如今许多机器人或移动平台既需要在较小的行程区间内实现精确控制、又需要在较大的行程区间内实现快速响应，此时原有方案对电气比例阀有着较高的流量要求。而较高流量的电气比例阀意味：成本高、体积大、质量重，这与现代先进机器人的成本、体积和重量要求相违背。
[n0004] 有鉴于此特提出本实用新型。
[n0005] 本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：
[n0006] 一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，包括设备本体，所述设备本体的侧壁上固定连接有固定端结构件，所述固定端结构件的下侧壁固定连接有气缸，所述气缸包括两个接气口和伸缩端，所述伸缩端的侧壁固定连接有负载端结构件，且负载端结构件和固定端结构件之间设置有导向机构，所述固定端结构件上设置有用于对负载端结构件移动位移的测量机构，所述设备本体上设置有用于对气缸进行气动驱动的驱动机构。
[n0007] 所述驱动机构包括气源、三位五通电磁阀和两个小流量电气比例阀，两个所述小流量电气比例阀与三位五通电磁阀并联连接，所述气源通过第一气管固定连接有四通阀，所述三位五通电磁阀通过第二气管与四通阀连接，所述小流量电气比例阀通过第三管气与四通阀连接，所述接气口通过第四气管连接有两个三通阀，所述小流量电气比例阀通过第五气管与三通阀连接，所述三位五通电磁阀通过第六气管与三通阀连接。
[n0008] 所述导向机构包括固定连接在固定端结构件侧壁上的导杆，所述导杆的侧壁上套设有滑动组件，且滑动组件与负载端结构件的侧壁固定。
[n0009] 所述测量机构包括设置在固定端结构件侧壁上的线位移传感器，所述线位移传感器包括测量端，且测量端与负载端结构件的侧壁固定。
[n0010] 所述小流量电气比例阀和三位五通电磁阀均与线位移传感器电性连接。
[n0011] 所述滑动组件为箱体式直线轴承，且箱体式直线轴承采用的型号为SC40UU。
[n0012] 采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。
[n0013] 本实用新型通过使用三位五通电磁阀与小流量电气比例阀的并联气路，替换现有技术中的大流量比例阀，使得成本更低、体积更小、质量更轻，并且具有两种传统气动控制方案所具有的优点。
[n0014] 本实用新型设置三位五通电磁阀和小流量电气比例阀等，当气缸所需改变的行程较小或速度较慢时，状态差值小，计算出的流量需求小，此时，三位五通电磁阀处于中封状态，气缸完全由小流量电气比例阀进行控制。当气缸所需改变的行程较大或速度较快时，状态差值大，计算出的流量需求大，此时，气缸由三位五通电磁阀和小流量电气比例阀共同控制，既能满足小流量使用时的精确控制需求，又能满足大流量使用时的快速相应需求，使得位置控制更加精确、灵活性更好，动作反应更快。
[n0015] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。
[n0016] 附图作为本申请的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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他附图。在附图中：
[n0017] 图1为本实用新型的立体结构示意图；
[n0018] 图2为本实用新型中驱动机构的结构示意图。
[n0019] 图中：1、设备本体；2、固定端结构件；3、负载端结构件；401、导杆；402、滑动组件；5、气缸；501、接气口；502、伸缩端；6、气源；7、四通阀；8、小流量电气比例阀；9、三位五通电磁阀；10、第二气管；11、第一气管；12、第三管气；13、第五气管；14、三通阀；15、第四气管；16、线位移传感器；1601、测量端；17、第六气管。
[n0020] 需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
[n0021] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[n0022] 如图1至图2所示，一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，包括设备本体1，设备本体1的侧壁上固定连接有固定端结构件2，固定端结构件2的下侧壁固定连接有气缸5，气缸5包括两个接气口501和伸缩端502，伸缩端502的侧壁固定连接有负载端结构件3，且负载端结构件3和固定端结构件2之间设置有导向机构，固定端结构件2上设置有用于对负载端结构件3移动位移的测量机构，设备本体1上设置有用于对气缸5进行气动驱动的驱动机构，通过使用三位五通电磁阀9与小流量电气比例阀8的并联气路，替换现有技术中的大流量比例阀，使得成本更低、体积更小、质量更轻，同时具有两种传统气动控制方案具有的优点，并且，既能满足小流量使用时的精确控制需求，又能满足大流量使用时的快速相应需求，使得位置控制更加精确、灵活性更好，动作反应更快。
[n0023] 驱动机构包括气源6、三位五通电磁阀9和两个小流量电气比例阀8，两个小流量电气比例阀8与三位五通电磁阀9并联连接，气源6通过第一气管11固定连接有四通阀7，三位五通电磁阀9通过第二气管10与四通阀7连接，小流量电气比例阀8通过第三管气12与四通阀7连接，接气口501通过第四气管15连接有两个三通阀14，小流量电气比例阀8通过第五气管13与三通阀14连接，三位五通电磁阀9通过第六气管17与三通阀14连接，当设备本体1的控制器给与此气动驱动器一个目标值时，气动驱动器使用线位移传感器16根据控制频率不断采集驱动器的当前状态值，控制算法实时根据驱动器状态的当前值和目标值的差值来计算流量需求，当气缸5需改变的行程较小或速度较慢时，状态差值小，计算出的流量需求小，此时，三位五通电磁阀9处于中封状态，气缸5完全由小流量电气比例阀8进行控制。当气缸5需改变的行程较大或速度较快时，状态差值大，计算出的流量需求大，此时，气缸5由三位五通电磁阀9和小流量电气比例阀8共同控制，既能满足小流量使用时的精确控制需求，又能满足大流量使用时的快速相应需求，使得位置控制更加精确、灵活性更好，动作反应更快。
[n0024] 导向机构包括固定连接在固定端结构件2侧壁上的导杆401，导杆401的侧壁上套设有滑动组件402，且滑动组件402与负载端结构件3的侧壁固定，对负载端结构件3的运动起到导向与限位作用。
[n0025] 测量机构包括设置在固定端结构件2侧壁上的线位移传感器16，线位移传感器16包括测量端1601，且测量端1601与负载端结构件3的侧壁固定，便于测量负载端结构件3的位移量。
[n0026] 小流量电气比例阀8和三位五通电磁阀9均与线位移传感器16电性连接，便于小流量电气比例阀8和三位五通电磁阀9根据线位移传感器16进行实时调节。
[n0027] 滑动组件402为箱体式直线轴承，且箱体式直线轴承采用的型号为SC40UU，减小滑动时的摩擦力，使得响应速度更快。
[n0028] 在使用时，通过使用三位五通电磁阀9与小流量电气比例阀8的并联气路，替换现有技术中的大流量比例阀，使得成本更低、体积更小、质量更轻，并且具有两种传统气动控制方案具有的优点；
[n0029] 通过设置线位移传感器16，便于测量负载端结构件3的位移量，并且，小流量电气比例阀8和三位五通电磁阀9均与线位移传感器16电性连接，当气缸5需改变的行程较小或速度较慢时，状态差值小，计算出的流量需求小，此时，三位五通电磁阀9处于中封状态，气缸5完全由小流量电气比例阀8进行控制。当气缸5需改变的行程较大或速度较快时，状态差值大，计算出的流量需求大，此时，气缸5由三位五通电磁阀9和小流量电气比例阀8共同控制，既能满足小流量使用时的精确控制需求，又能满足大流量使用时的快速相应需求，使得位置控制更加精确、灵活性更好，动作反应更快。
[n0030] 以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

权利要求:
Claims (6)
[0001] 1.一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，包括设备本体(1)，其特征在于，所述设备本体(1)的侧壁上固定连接有固定端结构件(2)，所述固定端结构件(2)的下侧壁固定连接有气缸(5)，所述气缸(5)包括两个接气口(501)和伸缩端(502)，所述伸缩端(502)的侧壁固定连接有负载端结构件(3)，且负载端结构件(3)和固定端结构件(2)之间设置有导向机构，所述固定端结构件(2)上设置有用于对负载端结构件(3)移动位移的测量机构，所述设备本体(1)上设置有用于对气缸(5)进行气动驱动的驱动机构。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，其特征在于，所述驱动机构包括气源(6)、三位五通电磁阀(9)和两个小流量电气比例阀(8)，两个所述小流量电气比例阀(8)与三位五通电磁阀(9)并联连接，所述气源(6)通过第一气管(11)固定连接有四通阀(7)，所述三位五通电磁阀(9)通过第二气管(10)与四通阀(7)连接，所述小流量电气比例阀(8)通过第三管气(12)与四通阀(7)连接，所述接气口(501)通过第四气管(15)连接有两个三通阀(14)，所述小流量电气比例阀(8)通过第五气管(13)与三通阀(14)连接，所述三位五通电磁阀(9)通过第六气管(17)与三通阀(14)连接。
[0003] 3.根据权利要求1所述的一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，其特征在于，所述导向机构包括固定连接在固定端结构件(2)侧壁上的导杆(401)，所述导杆(401)的侧壁上套设有滑动组件(402)，且滑动组件(402)与负载端结构件(3)的侧壁固定。
[0004] 4.根据权利要求2所述的一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，其特征在于，所述测量机构包括设置在固定端结构件(2)侧壁上的线位移传感器(16)，所述线位移传感器(16)包括测量端(1601)，且测量端(1601)与负载端结构件(3)的侧壁固定。
[0005] 5.根据权利要求2或4所述的一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，其特征在于，所述小流量电气比例阀(8)和三位五通电磁阀(9)均与线位移传感器(16)电性连接。
[0006] 6.根据权利要求3所述的一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器，其特征在于，所述滑动组件(402)为箱体式直线轴承，且箱体式直线轴承采用的型号为SC40UU。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120217267.1U|CN214331038U|2021-01-27|2021-01-27|一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器|CN202120217267.1U| CN214331038U|2021-01-27|2021-01-27|一种低成本大流量的闭环伺服气动驱动器|