一种可实现精确定位的无杆气缸的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无杆气缸，特别涉及一种可实现精确定位的无杆气缸，属于液压 气动领域。
【背景技术】
[0002] 气动元件具有结构简单、安装方便、驱动力大的优点，当前已广泛应用于各个行 业。气缸是一种主要的气动执行元件，但是现有的气缸多为有杆气缸，特别是现有的气缸无 法实现精确定位、可控性差，这大大限制了气缸的应用领域。本发明的目的在于发明一种可 以精确定位的无杆气缸。
【发明内容】
[0003] 基于以上所述存在的问题和不足，本发明的目的在于发明一种可以精确定位的无 杆气缸。具体如下：
[0004] 一种可以精确定位的无杆气缸，其包括缸筒、外磁环组、内磁环组、滚珠螺母、丝 杠、电磁抱闸锁紧装置、增速传动部件、以及旋转编码器，其中，滚珠螺母安装在丝杠上，内 磁环组通过螺栓与滚珠螺母连接，丝杠的一端通过联轴器与电磁抱闸锁紧装置连接，电磁 抱闸锁紧装置的另一端轴上安装有增速传动部件，旋转编码器与增速传动部件连接，所述 缸筒的外表面安装缸体，缸体的内侧安装有外磁环组，外磁环组和内磁环组的极性相反，所 述缸筒的内表面上带有导向凸起；所述缸筒的两侧设置有气孔，所述滚珠螺母和内磁环组 上均开有导向槽，导向槽与导向凸起配合。
[0005] 其中，所述的增速传动部件包括大齿轮与小齿轮，大齿轮安装在电磁抱闸锁紧装 置的端轴上，旋转编码器安装在小齿轮所在的轴上。
[0006] 其中，丝杠的一端通过端盖上的圆形凹槽支撑定位，丝杠的另一端通过大轴承支 撑定位。
[0007] 本发明有以下优点：将无杆气缸内的活塞和丝杠螺母副上的滚珠螺母刚性连接， 组成活塞-螺母部件，当驱动活塞-螺母部件直线运动时，会带动滚珠丝杠旋转经增速后带 动编码器旋转，按照滚珠丝杠螺母副和增速系统的传动关系即可计算缸体移动的位移，当 控制系统检测到缸体到达指定位置后，控制抱闸系统，抱死丝杠，缸体将不能再移动，从而 实现缸体的精确定位。
【附图说明】：
[0008] 图1本发明的可实现精确定位的无杆气缸的主视图。
[0009] 图2本发明的可实现精确定位的无杆气缸的俯视图。
[0010] 图3本发明的可实现精确定位的无杆气缸的左剖视图。
[0011] 1-左端盖，2-左密封圈，3-缸体，4-右密封圈，5-右端盖，6-丝杠，7-底座，8-缸 筒，9-滚珠螺母，10-左气孔，11-外磁环组，12-右气孔，13-大轴承，14-大轴承座，15-第一 联轴器，16-大齿轮，17-锁紧螺母，18-小轴承，19-小轴承座，20-小齿轮，21-第二联轴器， 22-旋转编码器，23-电磁抱闸锁紧装置，24-内磁环组，25-密封环，8a-缸筒内导向凸起， 9a-滚珠螺母及内磁环组上的导向槽。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下 述实施例。
[0013] 参照图1，图2,图3,本发明的可实现精确定位气缸的结构主要由缸筒、外磁环组、 内磁环组、滚珠丝杠螺母、电磁抱闸锁紧装置、增速传动部件、编码器和连接部件等组成。
[0014] 丝杠6的左侧通过左端盖1上的圆形凹槽支撑定位，丝杠6的右侧大轴承13支撑 定位，丝杠6上安装有滚珠螺母9,内磁环组24通过螺栓与滚珠螺母连接。丝杠6的右端 通过联轴器与电磁抱闸锁紧装置23连接，电磁抱闸锁紧装置23的右端轴上安装有大齿轮 16,大齿轮16与小齿轮20构成增速部件，小齿轮的右侧通过小轴承支撑定位。小齿轮所在 的轴上安装有旋转编码器22。
[0015] 所述缸筒8的左侧通过左密封圈2和左端盖1密封，右侧通过右密封圈4和右端 盖5密封。所述缸筒8的外表面安装缸体3,缸体3的内侧安装有外磁环组11，外磁环组11 和内磁环组24的极性相反，相邻磁环之间均安装有垫片，缸体3上可以安装固定负载。
[0016] 所述滚珠螺母9由铁非磁材料制成，缸筒8右铁磁材料制成。左垫片2、右垫片4 和所有的螺栓见均是由非铁磁材料制成。
[0017] 所述丝杠6和滚珠螺母9之间安装有密封环，以缸筒8保证左右腔的气密性。
[0018] 左端盖1、右端盖5、大轴承座14、电磁抱闸锁紧装置23、小齿轮座19和旋转编码 器22均通过螺栓组连接固定在底座7上。
[0019] 所述缸筒8的外表面为圆柱形，内壁的截面为圆空形，内表面上带有导向凸起8a; 所述缸筒8的左侧有左气孔10,右侧有右气孔12,；所述密封圈14的内控与丝杠轴之间有 微小的间隙，滚珠螺母9和内磁环组24的外壁与缸筒8内壁之间有微小的间隙，以保证密 封性能和丝杠和密封圈之间的低摩擦。所述滚珠螺母9和内磁环组24上均开有导向槽9a， 导向槽9a与导向凸起8a配合，以保证滚珠螺母9和内磁环组24不能再缸筒8的内表面旋 转。
[0020] 本发明的可实现精确定位气缸的工作过程如下：
[0021] 当缸筒左右两侧的压差大于传动部件间的静摩擦时，由于导向凸起8a和导向槽 9a的作用，滚珠螺母9和内磁环组24将做在缸筒内壁做直线运动，在磁环组24和外磁环组 11的电磁力的作用下驱动缸体3做直线运动，同时滚珠螺母9驱动丝杠做旋转运动，经大齿 轮16和小齿轮20增速后，将运动传递给选装编码器22,旋转编码器可检测小齿轮20的角 位移9度。假设丝杠的导程为L，大齿轮16和小齿轮20的传动比为i，则缸体3移动的位 n： 移P可以表示为：P = 。控制器按照上式计算缸体3的位移，当位移达到指令值时，控 360 制器控制电磁抱闸锁紧装置23抱紧丝杠6,使滚珠螺母9、内磁环组24和缸体3停止运动， 通过控制左气孔10和右气孔12的控制电磁阀降低左右腔的压差，从而实现精确定位。
[0022] 为了使系统高效运行，产品设计时可以增加丝杠的导程L，减小大小齿轮的传动 比，以左右腔低压差是即可驱动缸体3运动。
[0023] 从上述控制过程可以看出，本发明的将滚珠丝杠螺母部件的滚珠螺母和无杆气缸 的内磁环相结合，可以检测内磁环和缸体的位移，通过电磁抱闸锁紧装置可以实现精确定 位。
[0024] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内，如将齿轮增 速传动改为其他形式的增速传动，采用其他形式抱紧装置等均属于本专利的保护范围。
【主权项】
1. 一种可以精确定位的无杆气缸，其特征在于：包括缸筒、外磁环组、内磁环组、滚珠 螺母、丝杠、电磁抱闸锁紧装置、增速传动部件、以及旋转编码器，其中，滚珠螺母安装在丝 杠上，内磁环组通过螺栓与滚珠螺母连接，丝杠的一端通过联轴器与电磁抱闸锁紧装置连 接，电磁抱闸锁紧装置的另一端轴上安装有增速传动部件，旋转编码器与增速传动部件连 接，所述缸筒的外表面安装缸体，缸体的内侧安装有外磁环组，外磁环组和内磁环组的极性 相反，所述缸筒的内表面上带有导向凸起；所述缸筒的两侧设置有气孔，所述滚珠螺母和内 磁环组上均开有导向槽，导向槽与导向凸起配合。
2. -种如权利要求1所述的无杆气缸，其特征在于：所述的增速传动部件包括大齿轮 与小齿轮，大齿轮安装在电磁抱闸锁紧装置的端轴上，旋转编码器安装在小齿轮所在的轴 上。
3. -种如权利要求1所述的无杆气缸，其特征在于：所述的丝杠的一端通过端盖上的 圆形凹槽支撑定位，丝杠的另一端通过大轴承支撑定位。
【专利摘要】一种可以精确定位的无杆气缸，其包括缸筒、外磁环组、内磁环组、滚珠螺母、丝杠、电磁抱闸锁紧装置、增速传动部件、以及旋转编码器，其中，滚珠螺母安装在丝杠上，内磁环组通过螺栓与滚珠螺母连接，丝杠的一端通过联轴器与电磁抱闸锁紧装置连接，电磁抱闸锁紧装置的另一端轴上安装有增速传动部件，旋转编码器与增速传动部件连接，所述缸筒的外表面安装缸体，缸体的内侧安装有外磁环组，外磁环组和内磁环组的极性相反，所述缸筒的内表面上带有导向凸起；所述缸筒的两侧设置有气孔，所述滚珠螺母和内磁环组上均开有导向槽，导向槽与导向凸起配合，从而实现缸体的精确定位。
【IPC分类】F15B15-28, F15B15-26
【公开号】CN104819182
【申请号】CN201510154015
【发明人】陈成军, 刘鹏
【申请人】青岛理工大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月2日