一种适用于气缸的保护系统的制作方法

本发明涉及气缸领域，尤其涉及一种适用于气缸的保护系统。

背景技术：

气缸是指气压传动中，将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸有做往复直线运动的和做往复摆动两种类型。做往复直线运动的气缸又可分为单作用气缸、双作用气缸、膜片式气缸和冲击气缸4种。使用时常常与电磁阀搭配使用。具体如，气缸在一只二位五口电磁阀的控制下，如果通电气缸杆伸出，那么，断电气缸杆就缩回，反之亦然，只有两个工作状态，无论伸出还是缩回，气缸杆都是受力状态。

现有气缸保护系统，如中国专利号cn204783970u公布的移送气缸智能缓冲控制装置，包括移送气缸、拉绳传感器、plc控制盒、阀板、气囊、前进接近开关、后退接近开关和三通气开关，所述拉绳传感器固定在移送气缸头部，所述plc控制盒安装在移送气缸缸体上，所述阀板两个出气接口分别连接移送气缸的头部和尾部进气接口，所述气囊出气接口与阀板总进气接口连接；所述阀板上安装有第一二位五通电磁阀、第二二位五通电磁阀，第一二位五通气动换向阀、第二二位五通气动换向阀，第一二位五通电磁阀两个接口分别与第一二位五通气控换向阀上下两个接口连接，第二二位五通电磁阀两个接口分别与第二二位五通气控换向阀上下两个接口连接，第一二位五通气控换向阀两个接口分别连接三通气开关前进接口和调节阀，第二二位五通气控换向阀两个接口分别连接三通气开关后退接口和调节阀；所述前进接近开关安装在三通气开关的手柄处，所述后退接近开关安装在拉绳固定支架上。

但在某些工作情况下，如对压操作，对压装配流程中移送气缸从非工作位置移送到工作位置,由于移送速度较快,在确保对压效果的前提下，移送距离难以控制，此时常出现气缸杆受到反向力，导致气缸和气路元件的损害，特别是在配合油缸等大功率对压设备时，气缸和气路元件毁坏的几率更大。

技术实现要素：

本发明提出了一种适用于气缸的保护系统，解决了工件装配中的对压等工序中，气缸杆受到反向力作用导致气缸和气路元件的损害问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种适用于气缸的保护系统，包括主体框架、对压机构、气缸保护系统和输送机构和智能控制机构。

所述主体框架包括基座和台架。

所述基座为长方体一，基座上方设置台架，所述台架为一个“z”形柱体中空容器；“z”形柱体中空容器上底板上设置一个长方形通孔一、一个长方形通孔二、长方形通孔三和长方形凹槽一；长方形通孔一和长方形通孔二分别位于上底板左侧和右侧，且长方形通孔一和长方形通孔二相互平行；长方形通孔三位于长方形通孔一和长方形通孔二之间；长方形凹槽一位于长方形通孔二后方。

所述对压机构包括气缸压合装置和油缸压合装置。

所述气缸压合装置包括动力气缸和压合架一。

所述动力气缸通过安装架设置于“z”形柱体中空容器的上底板上，动力气缸位于长方形通孔一左侧；动力气缸的活动端设置压合架一。

所述压合架一包括调节夹持底座和吸附台。

所述调节夹持底座包括“十”字形平台、调节螺杆一和缓冲垫。

所述“十”字形平台设置于动力气缸的活动端，“十”字形平台右侧面上设置四个定位块，定位块上均设置调节螺孔，定位块上的调节螺孔螺栓连接一调节螺杆一，调节螺杆一的一端设置缓冲垫。

所述吸附台为一倒置圆柱形容器，倒置圆柱形容器设置于“十”字形平台上，一电磁铁设置于倒置圆柱形容器内。

所述油缸压合装置包括动力油缸和压合架二。

所述动力油缸通过安装架设置于“z”形柱体中空容器的上底板上，动力油缸位于长方形通孔二右侧；动力油缸的活动端设置压合架二。

所述压合架二包括可调节压座和载板推架。

所述可调节压座为一长方体板，可调节压座下底面设置于动力油缸的活动端，可调节压座等距设置若干个定位销孔。

所述载板推架包括固定条和活动条。

所述固定条通过“l”形安装架设置于可调节压座上，固定条上设置两个定位螺孔，固定条上的定位螺孔内均螺栓连接一调节螺杆二，调节螺杆二一端通过滚动轴承设置于活动条上。

所述活动条上等距设置若干个方形开口通槽。

所述气缸保护系统包括主控机构和子控机构。

所述主控机构的一出气管设置于子控机构的进气口上；主控机构的另一出气管设置于保护主体的一气口上；子控机构的一出气管设置于保护主体的另一气口上。

所述主控机构为二位五通电磁阀一，二位五通电磁阀一a出气管设置于动力气缸的右侧气口上；二位五通电磁阀一b出气管设置于子控机构上；

所述子控机构为二位五通电磁阀二，二位五通电磁阀二进气口通过连接管与二位五通电磁阀一b出气管固连，二位五通电磁阀二b出气管设置于动力气缸的左侧气口上。

所述输送机构包括输入装置、输出装置和辅助传输装置。

所述输入装置包括若干个辊轴一和伺服电机一。

所述辊轴一通过安装架等距设置于长方形通孔二内，辊轴一一端和伺服电机一传动连接。

所述输出装置包括若干个辊轴二和伺服电机二。

所述辊轴二通过安装架等距设置于长方形通孔一内，辊轴二一端和伺服电机二传动连接。

所述辅助传输装置包括固定结构和活动结构。

所述固定结构包括若干个辊轴三，辊轴三通过安装架等距设置于长方形通孔三内，且辊轴三所在水平面高于辊轴二和辊轴一所在水平面。

所述活动结构包括推杆电机一、称重面板和滚轮。

所述推杆电机一设置于“z”形柱体中空容器的下底板上，推杆电机一的活动端设置一称重面板。

所述称重面板上底面上通过安装架设置若干个滚轮；称重面板位于长方形通孔一、长方形通孔二和长方形通孔三下方。

所述滚轮分别位于长方形通孔一和长方形通孔二下方，称重面板上底面上设置若干个限位块，限位块位于滚轮外侧，且限位块高于滚轮高度；滚轮间距和限位块间距均与辊轴一间距和辊轴二间距相适配；方形开口通槽间距与限位块间距相适配。

所述智能控制机构包括限位控制感应装置和越位检测感应装置。

所述限位控制感应装置包括定位条和感应限位条。

所述定位条设置于“z”形柱体中空容器的上底板上，定位条上设置两个定位螺孔，定位条上的定位螺孔内均螺栓连接一调节螺杆三，调节螺杆三的一端通过滚动轴承设置于感应限位条上；感应限位条下底面设置一距离传感器。

所述越位检测感应装置包括固定块和检测块。

所述固定块设置于长方形凹槽一内，固定块上设置定位螺孔，固定块上的定位螺孔内螺栓连接一调节螺杆四，调节螺杆四的一端通过滚动轴承设置于检测块上。

所述检测块上底面设置一红外避障传感器；红外避障传感器所在位置高于限位控制感应装置。

一微处理器设置于“z”形柱体中空容器内，一触摸传感器模块设置于“z”形柱体中空容器外侧壁上。

所述二位五通电磁阀一、二位五通电磁阀二、伺服电机一、伺服电机二、推杆电机一、距离传感器、红外避障传感器、触摸传感器模块和微处理器电性连接。

相对于现有技术的有益效果：

本发明中，通过主控机构、子控机构和保护主体的一体化设置，可实现气缸在非做功状态下，气缸活塞两端气体均处于开放状态，活塞可以迅速泄压，气缸在反作用力下不易损坏，显著降低爆缸几率，有效延长气缸使用寿命。此外，由于气缸活塞两端气体均处于开放状态，无需频繁调节气缸施力设备的状态，延长施力设备的寿命。

附图说明

图1为本发明组装示意图；

图2为本发明二位五通电磁阀一结构示意图；

图3为本发明二位五通电磁阀二结构示意图；

图4为本发明二位五通电磁阀一和二位五通电磁阀二通电气体走向示意图；

图5为本发明二位五通电磁阀一通电和二位五通电磁阀二断电气体走向示意图；

图6为本发明二位五通电磁阀一断电和二位五通电磁阀二断电或通电气体走向示意图；

图7为本发明正视局部剖面结构示意图；

图8为本发明俯视结构示意图；

图9为本发明轴承和工件上件状态示意图；

图10为本发明轴承和工件组装状态示意图；

图11为本发明轴承和工件组装中出现油缸超距离运行状态示意图；

图12为本发明实施例3普通气缸运行示意图；

图13为本发明施例3三种工作状态运行示意图。

图中：101.二位五通电磁阀一、102.二位五通电磁阀二、103.气缸、201.基座、202.台架、203.长方形通孔一、204.长方形通孔二、205.长方形通孔三、206.长方形凹槽一、301.动力气缸、302.“十”字形平台、303.吸附台、401.动力油缸、402.可调节压座、403.固定条、404.活动条、501.辊轴一、502.辊轴二、503.辊轴三、504.推杆电机一、505.称重面板、506.滚轮、507.限位块、601.定位条、602.感应限位条、603.固定块、604.检测块、701.油缸、801.二位五通电磁阀三、802.普通气缸一、901.二位五通电磁阀甲、902.二位五通电磁阀乙、903.普通气缸二、

1011.二位五通电磁阀一进气口、1012.二位五通电磁阀一01排气管、1013.二位五通电磁阀一02排气管、1014.二位五通电磁阀一b出气管、1015.二位五通电磁阀一a出气管、1021.二位五通电磁阀二进气口、1022.二位五通电磁阀二01排气管、1023.二位五通电磁阀二02排气管、1024.二位五通电磁阀二b出气管、1025.二位五通电磁阀二a出气管。

具体实施方式

以下结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1，参照附图1-6，一种适用于气缸的保护系统，包括主控机构、子控机构和保护主体。

所述主控机构的一出气管设置于子控机构的进气口上；主控机构的另一出气管设置于保护主体的一气口上；子控机构的一出气管设置于保护主体的另一气口上。

所述主控机构为二位五通电磁阀一101，二位五通电磁阀一a出气管1015设置于气缸103的右侧气口上；二位五通电磁阀一b出气管1014设置于子控机构上。

所述子控机构为二位五通电磁阀二102，二位五通电磁阀二进气口1021通过连接管与二位五通电磁阀一b出气管1014固连，二位五通电磁阀二的b出气管1024设置于气缸103的左侧气口上。

工作原理及使用方法：

利用两个二位五通电磁阀串联获得气缸三种工况，第三种工况下气缸103的两个气口均与大气连通。

具体流程如下：

二位五通电磁阀一a出气管1015设置于气缸103的气口上，二位五通电磁阀一的b出气管设置于二位五通电磁阀二的进气口上；

正常工作下，

第一种工况，二位五通电磁阀一101和二位五通电磁阀二102通电，气体流经二位五通电磁阀一b出气管1014至二位五通电磁阀二b出气管1024，正常对气缸103进行供气，气缸103活塞另一侧气体经二位五通电磁阀一a出气管1015至二位五通电磁阀一02排气管1013流出。

第二种工况，二位五通电磁阀一101断电，二位五通电磁阀二102通电或断电，气体通过二位五通电磁阀一a出气管1015对气缸103进行供气。

在二位五通电磁阀二102通电情况下，气缸103活塞另一侧气体，经二位五通电磁阀二b出气管1024至一二位五通电磁阀一01排气管1012流出。

在二位五通电磁阀二102断电情况下，气缸103活塞另一侧气体，经二位五通电磁阀二的b出气管流出。

以上两种工况为气缸103内活塞的推进或回缩的过程。

第三种工况，二位五通电磁阀一101通电，二位五通电磁阀二102断电，气体流经二位五通电磁阀一的a出气管1015至二位五通电磁阀二a出气管1025，最终流入大气中（无需关闭气泵，节约时间，延长气泵使用寿命）。

活塞一侧的气体，经二位五通电磁阀二b出气管1024至二位五通电磁阀二01排气管1022流出。

活塞另一侧的气体，经二位五通电磁阀一a出气管1015至二位五通电磁阀一02排气管1013流出。

本发明中，活塞两端气体均处于开放状态，活塞可以迅速泄压，气缸103在配套设备施加的反作用力下不会损坏，显著降低爆缸几率，延长气缸103使用寿命。

此外，本发明使得气缸103获得一种不受力的自由状态，能有效保护气缸103和气路元件；适用于两个油缸受力不均导致的反向位移的状况。其结构简单、成本低、易于维护。

使用过程中，搭配控制芯片和传感器，能获得更佳的保护效果。

实施例2，参照附图1-11，一种适用于气缸的保护系统，包括主体框架、对压机构、气缸保护系统和输送机构和智能控制机构。

所述主体框架包括基座201和台架202。

所述基座201为长方体一，基座201上方设置台架202，所述台架202为一个“z”形柱体中空容器；“z”形柱体中空容器上底板上设置一个长方形通孔一203、一个长方形通孔二204、长方形通孔三205和长方形凹槽一206；长方形通孔一203和长方形通孔二204分别位于上底板左侧和右侧，且长方形通孔一203和长方形通孔二204相互平行；长方形通孔三205位于长方形通孔一203和长方形通孔二204之间；长方形凹槽一206位于长方形通孔二204后方。

所述对压机构包括气缸压合装置和油缸压合装置。

所述气缸压合装置包括动力气缸301和压合架一。

所述动力气缸301通过安装架设置于“z”形柱体中空容器的上底板上，动力气缸301位于长方形通孔一203左侧；动力气缸301的活动端设置压合架一。

所述压合架一包括调节夹持底座和吸附台303。

所述调节夹持底座包括“十”字形平台302、调节螺杆一和缓冲垫。

所述“十”字形平台302设置于动力气缸301的活动端，“十”字形平台302右侧面上设置四个定位块，定位块上均设置调节螺孔，定位块上的调节螺孔螺栓连接一调节螺杆一，调节螺杆一的一端设置缓冲垫。

所述吸附台303为一倒置圆柱形容器，倒置圆柱形容器设置于“十”字形平台302上，一电磁铁设置于倒置圆柱形容器内。

所述油缸压合装置包括动力油缸401和压合架二。

所述动力油缸401通过安装架设置于“z”形柱体中空容器的上底板上，动力油缸401位于长方形通孔二204右侧；动力油缸401的活动端设置压合架二。

所述压合架二包括可调节压座402和载板推架。

所述可调节压座402为一长方体板，可调节压座402下底面设置于动力油缸401的活动端，可调节压座402等距设置若干个定位销孔。

所述载板推架包括固定条403和活动条404。

所述固定条403通过“l”形安装架设置于可调节压座402上，固定条403上设置两个定位螺孔，固定条403上的定位螺孔内均螺栓连接一调节螺杆二，调节螺杆二的一端通过滚动轴承设置于活动条404上。

所述活动条404上等距设置若干个方形开口通槽。

所述气缸保护系统包括主控机构和子控机构。

所述主控机构的一出气管设置于子控机构的进气口上；主控机构的另一出气管设置于保护主体的一气口上；子控机构的一出气管设置于保护主体的另一气口上。

所述主控机构为二位五通电磁阀一101，二位五通电磁阀一a出气管1015设置于动力气缸301的右侧气口上；二位五通电磁阀一b出气管1014设置于子控机构上；

所述子控机构为二位五通电磁阀二102，二位五通电磁阀二进气口1021通过连接管与二位五通电磁阀一b出气管1014固连，二位五通电磁阀二b出气管1024设置于动力气缸301的左侧气口上。

所述输送机构包括输入装置、输出装置和辅助传输装置。

所述输入装置包括若干个辊轴一501和伺服电机一。

所述辊轴一501通过安装架等距设置于长方形通孔二204内，辊轴一501一端和伺服电机一传动连接。

所述输出装置包括若干个辊轴二502和伺服电机二。

所述辊轴二502通过安装架等距设置于长方形通孔一203内，辊轴二502一端和伺服电机二传动连接。

所述辅助传输装置包括固定结构和活动结构。

所述固定结构包括若干个辊轴三503，辊轴三503通过安装架等距设置于长方形通孔三205内，且辊轴三503所在水平面高于辊轴二502和辊轴一501所在水平面。

所述活动结构包括推杆电机一504、称重面板505和滚轮506。

所述推杆电机一504设置于“z”形柱体中空容器的下底板上，推杆电机一504的活动端设置一称重面板505。

所述称重面板505上底面上通过安装架设置若干个滚轮506；称重面板505位于长方形通孔一203、长方形通孔二204和长方形通孔三205下方。

所述滚轮506分别位于长方形通孔一203和长方形通孔二204下方，称重面板505上底面上设置若干个限位块507，限位块507位于滚轮506外侧，且限位块507高于滚轮506高度；滚轮506间距和限位块507间距均与辊轴一501间距和辊轴二502间距相适配；方形开口通槽间距与限位块507间距相适配。

所述智能控制机构包括限位控制感应装置和越位检测感应装置。

所述限位控制感应装置包括定位条601和感应限位条602。

所述定位条601设置于“z”形柱体中空容器的上底板上，定位条601上设置两个定位螺孔，定位条601上的定位螺孔内均螺栓连接一调节螺杆三，调节螺杆三的一端通过滚动轴承设置于感应限位条602上；感应限位条602下底面设置一距离传感器。

所述越位检测感应装置包括固定块603和检测块604。

所述固定块603设置于长方形凹槽一206内，固定块603上设置定位螺孔，固定块603上的定位螺孔内螺栓连接一调节螺杆四，调节螺杆四的一端通过滚动轴承设置于检测块604上。

所述检测块604上底面设置一红外避障传感器；红外避障传感器所在位置高于限位控制感应装置。

一微处理器设置于“z”形柱体中空容器内，一触摸传感器模块设置于“z”形柱体中空容器外侧壁上。

所述二位五通电磁阀一101、二位五通电磁阀二102、伺服电机一、伺服电机二、推杆电机一504、距离传感器、红外避障传感器、触摸传感器模块和微处理器电性连接。

工作原理及使用方法：

预设置：

根据工件的形状调整可调节压座402上部件，通过定位销孔安装不同规格部件。

通过调节螺杆三调节感应限位条602至合适位置（一般为活动载板最大行程端）。

对设备进行空载试运行，根据工件的形状调整检测块604位置，并调节夹持底座上活动端位置。

工作：

将待组装工件放置到活动载板（一般为长方体塑料板，长方体塑料板上设置相应固定槽）上。

待装配轴承放置到调节夹持底座上，电磁铁吸附，确保待装配轴承位置不会偏移。

将活动载板放置到辊轴二502上，距离传感器输出信号给微处理器，微处理器输出信号给伺服电机二，伺服电机二启动，带动活动载板至预设位置，距离传感器再次输出信号给微处理器，微处理器输出信号给推推杆电机一504，推杆电机一504启动，使称重面板505上移，滚轮506高于辊轴一501和辊轴二502，微处理器延时输出信号给动力油缸401和动力气缸301的启动装置，动力油缸401和动力气缸301开始对压工序。

对压工序完成后，动力油缸401和动力气缸301复位，微处理器输出信号给伺服电机一，伺服电机一启动，使得组装完成后的工件离开。

此过程中，由于工件的复杂性及与其他部件的关联性，经常导致动力油缸401超距离运行，如图11所示。这时如果动力气缸301仍然工作在伸出状态下，由于动力油缸401的推力是动力气缸301的数十倍，动力气缸301的活塞被强迫缩回，导致气缸爆裂损坏。

本发明中，当动力油缸401超距离运行时，红外避障传感器输出信号给微处理器，微处理器输出信号给气缸保护系统，二位五通电磁阀一101通电，二位五通电磁阀二102断电，即动力气缸301进入第三种工况。

气体经一二位五通电磁阀一的a出气管1015至二位五通电磁阀二a出气管1025进入大气（无需关闭气泵，节约时间，延长气泵使用寿命）。

活塞一侧的气体，经二位五通电磁阀二b出气管1024至二位五通电磁阀二01排气管1022流出。

活塞另一侧的气体，经二位五通电磁阀一a出气管1015至二位五通电磁阀一02排气管1013流出。

活塞两端气体均处于开放状态，活塞可以迅速泄压，动力气缸301在动力油缸401施加的力下不会损坏，显著降低爆缸几率，并延长气缸使用寿命。

此外，在油缸701超越规定行程时（或者到达最大规定行程时），动力气缸立即进入第三种工况（即根据软件和油缸运行规律来调控保护系统）。转换成自由工作状态。这样可以省去各种传感器和plc等复杂控制程序。

显著降低成本，两种方法配合，可进一步降低爆缸几率。

实施例3，参照附图12-13，普通气缸在一只二位五通电磁阀的控制下，如果通电，普通气缸杆伸出，那么，断电后普通气缸杆就缩回，反之亦然，两个工作状态，无论伸出还是缩回，普通气缸杆都是受力状态，如图12所示。

图12中，a、b是普通气缸一802或二位五通电磁阀三801的进气口和出气口，如果a是进气口，b就是出气口；如果a是出气口，b就是进气口。p是压缩空气进气口，o1和o2是排气口，一般接消声器直通大气。

图12左侧是二位五通电磁阀三801断电状态，p-a和b-o1分别相通；p-b和a-o2分别阻断。图12右侧是二位五通电磁阀三801通电状态，p-a和b-o1分别被阻断；p-b和a-o2分别接通。

本发明的一种适用于气缸的保护系统，包括二位五通电磁阀和普通气缸，是采用两个二位五通电磁阀控制一个普通气缸，实现了普通气缸除了具有上述两种受力工作状态外，还能使普通气缸杆处于不受力的自由状态。不受力的自由状态是指普通气缸的两个气口a和b都与大气相通，普通气缸的活塞不会受到压缩气源的作用力。

这种工况下，在普通气缸行程内，普通气缸杆受到巨大的反向作用力，也不会损坏普通气缸和气路元件。

本发明用于吸收两个油缸不平衡所导致的反向位移，与传统的伺服控制系统相比，更方便、更经济、更安全。

本发明的结构原理如图13所示，图13也是本专利的一个创新点。

采用二位五通电磁阀甲901和二位五通电磁阀乙902控制一个普通气缸二903。其中二位五通电磁阀甲901的a口用阻头闷闭，二位五通电磁阀甲901的b口和p口分别与普通气缸二903和二位五通电磁阀乙902b口接通；二位五通电磁阀乙902a口接普通气缸二903a口，二位五通电磁阀乙902p口接压缩气源（如气泵）。

根据图13所示，分别控制二位五通电磁阀甲901和二位五通电磁阀乙902的通电状况，可实现普通气缸二903的三种工作状态。图13左为伸出状态，图13中为自由状态，图13右为缩回状态。

自由状态下普通气缸二903的a口，a-a-o2-大气；b口，b-b-o1-大气，压缩气源在二位五通电磁阀甲901的a口被阻止。普通气缸二903的活塞不会受到压缩气源的作用力。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明未涉及部分均采用现有技术得以实现。