内导向直线运动自动复位节能气动肌腱的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及气压传动的执行元件领域，主要涉及两种内导向直线运动自动复位节能气动肌腱。
【背景技术】
[0002]气动肌腱，亦称气动肌肉，是近一时期发展起来的一种提供单向拉力的新型气动执行元件，其技术特征是向密封的编织胶管内部充入压缩气体，使编织胶管内部容积膨胀导致径向尺寸增大、纵向长度缩短而产生拉力。相对于传统气缸，气动肌腱具有体积小、重量轻、相同内径输出力比气缸高一个数量级等方面的优势。但是，现有的气动肌腱，也存在以下明显的缺点:(I)大多数工况对气动执行元件的要求，是在工作行程能够输出力与直线运动，返回行程能够自动完成。而气动肌腱的关键元件，是由非刚性材料制造而成的编织胶管，需要另外设置直线运动导向与返程装置，才能够实现输出直线运动与自动复位。这不仅造成总体装置的结构很不紧凑，而且综合制造成本高，甚至远高于传统气缸。(2)气动肌腱的最大输出行程，仅仅为相同纵向长度气缸的25%。而气缸的耗能等于额定压力乘以容积，SPE=pV。这意味着在相同内径、行程与压力的情况下，气动肌腱的耗能，高达气缸的4倍以上。
[0003]由于现有气动肌腱存在上述缺点，严重限制了其在有关领域中的推广应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，克服现有气动肌腱的缺点，设计出总体结构紧凑，综合制造成本低，能够输出直线运动且自动复位的节能型气动肌腱，为有关领域提供一种结构紧凑、节能、环保、功能完善、应用范围广的新型气动执行元件。
[0005]为达上述目的，本发明采用的技术方案是:一种内导向直线运动自动复位节能气动肌腱，其胶管的内孔中，固定有二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件。
[0006]优选地，所述二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件，包围有内部容腔;所述内部容腔中，设置有压缩弹簧，形成自动复位装置;优选地，所述设置有压缩弹簧的内部容腔与大气相通，相对于气动肌腱胶管的工作腔封闭。
[0007]优选地，所述二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件，包围有内部容腔;所述内部容腔相对封闭而形成气容;所述气容充入并保持有用于气动肌腱伸长复位的压缩气体，形成复位气体弹簧。
[0008]由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:
1、本发明新型气动肌腱，能够输出直线运动且能够自动复位，极大地拓展了气动肌腱的应用领域。
[0009]2、直线运动导向与自动复位装置，设置在气动肌腱内部，总体结构非常紧凑，综合制造成本，大大低于需要外设直线运动导向装置与自动复位装置的现有气动肌腱。
[0010]3、固定在气动肌腱胶管内孔中二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件，其外形尺寸可以设计得接近于气动肌腱胶管内径，能够使得与气动肌腱胶管内壁之间的容积，不仅可以大大小于现有气动肌腱的内腔容积，而且可以明显小于现有气缸工作腔的容积，所以能够实现大幅度节能。
[0011]4、本发明提供了利用弹簧自动复位与利用内部气容自动复位两种技术方案，更方便于使用者根据具体应用场合进行选择。
【附图说明】
[0012]附图1、2、3、4为本发明内导向直线运动自动复位节能气动肌腱的两种技术方案的结构示意图。附图1、2为一种技术方案，自动复位利用压缩弹簧的弹性势能；附图3、4为另一种技术方案，自动复位利用内部气容的气体压力势能。
[0013]附图中，1、二位三通阀；2、胶管;3、左嵌套件;31、呼吸孔;32、工作腔进排气孔;33、气容充气孔;4、右嵌套件;5、压缩弹簧;6、密封装置;7、压力开关
【具体实施方式】
[0014]下面，结合两个具体实施例的附图，来对本发明两种技术方案作进一步阐述。
[0015]附图1与附图2所示为本发明一种技术方案的一个具体实施例。由图中可见，该气动肌腱由胶管2与固定于其内孔两端的左嵌套件3和右嵌套件4组成;左嵌套件3的左端部具有呼吸孔31与工作腔进排气孔32。左嵌套件3右部的外表面插入右嵌套件4左部的内孔之中，相互配合滑动嵌套，形成内部直线运动导向装置。左嵌套件3与右嵌套件4的内孔形成内部容腔，并在内部容腔中设置有压缩弹簧5，形成利用弹性势能的自动复位装置。所述内部容腔通过左嵌套件3上的呼吸孔31，始终通向大气，并由密封装置6实现对气动肌腱胶管工作腔的相对封闭。
[0016]当气动肌腱处于非工作状态时，二位三通阀I右位，气动肌腱胶管2内孔与左嵌套件3、右嵌套件4的组合外表面之间的容腔，通向大气;在压缩弹簧5弹性势能作用下，左嵌套件3与右嵌套件4相对向外运动，使得气动肌腱胶管2处于伸长状态。如图1所示。
[0017]当二位三通阀I切换至左位工作时，气动肌腱胶管2内孔与左嵌套件3、右嵌套件4的组合外表面之间的工作腔内，通过进排气孔32，充入压缩气体，使胶管2径向尺寸变大而轴向尺寸缩短，产生轴向收缩力，克服压缩弹簧5的张力，使得左嵌套件3与右嵌套件4，相对向内进行直线运动，从而能够输出拉力做功。当左嵌套件3因为右嵌套件4的尺寸限制而使得二者不能继续进行相对运动时，气动肌腱胶管2内孔与左嵌套件3、右嵌套件4的组合外表面之间的工作腔内，充满额定压力的高压气体，胶管2径向尺寸达到最大，而轴向尺寸缩为最短。如图2所示。
[0018]附图3、4所示为本发明另一种技术方案的一个具体实施例。由图中可见，该气动肌腱同样由胶管2与固定于其两端的左嵌套件3和右嵌套件4组成。左嵌套件3的外端设有气动肌腱工作腔进排气孔32;左嵌套件3和右嵌套件4包围有内部容腔;所述内部容腔由密封装置6实现对外部相对封闭而形成气容;所述气容通过左嵌套件3外端的气容充气孔33充入并保持有用于气动肌腱伸长复位的压缩气体，形成复位气体弹簧;气容充气孔33外接有压力开关7。
[0019]图3所示为气动肌腱胶管2处于最长状态。该状态下，二位三通阀I右位，气动肌腱胶管2内孔与左嵌套件3、右嵌套件4的组合外表面之间的工作腔，通向大气;左嵌套件3与右嵌套件4包围形成的气容内，由于充入并保持有用于气动肌腱伸长复位的压缩气体，形成复位气体弹簧;气体弹簧的张力驱动左嵌套件3与右嵌套件4相对向外进行直线运动，使得气动肌腱胶管2处于伸长状态。
[0020]同样，当二位三通阀I切换至左位工作时，气动肌腱胶管2内孔与左嵌套件3、右嵌套件4的组合外表面之间的工作腔内，通过工作腔进排气口 32，充入压缩气体，使胶管2径向尺寸变大而轴向尺寸缩短，产生轴向收缩力，克服自动复位气体弹簧的张力，使得左嵌套件3与右嵌套件4，相对向内进行直线运动，从而输出拉力做功。当左嵌套件3因为右嵌套件4的尺寸限制而使得二者不能继续进行相对运动时，气动肌腱胶管2内孔与左嵌套件3、右嵌套件4的组合外表面之间的工作腔内，充满额定压力的高压气体，胶管2径向尺寸达到最大，而轴向尺寸缩为最短。如图4所示。
[0021]向气容内部充入并保持有用于气动肌腱伸长复位返程压缩气体的控制装置，可以有许多种技术方案，此处限于篇幅不予赘述。无论气动肌腱在何种工作状态下，只要气容内部压力因为泄漏等原因而低于压力开关7调整的最低压力时，控制系统便会发出信号，压缩空气便会从外部通过气容充气孔33充入气容内部。而一旦气容内部压力达到压力开关7调整的最高压力，控制系统又会发出信号而停止充气。在这里需要特别提醒注意的是，对自动复位气容内部进行充气，一般是为了补充泄漏，其次数是很少的。
[0022]附图1、2与附图3、4所示本发明内导向直线运动自动复位节能气动肌腱的两种技术方案的具体实施例，技术功能是一样的。相对于现有的气动肌腱，能够输出直线运动而不需要外加复杂的直线运动导向装置，结构紧凑而且总体制造成本大幅度降低。此外，由于左嵌套件3与右嵌套件4伸入胶管2内孔的部分，占据了很大一部分容积，其工作腔容积较现有气动肌腱大幅度减小，从而相应减少了高压气体的消耗量，具有极为显著的节能效果。
[0023]具体选用方面，附图1、2所示弹簧势能自动复位节能气动肌腱，适用于胶管2轴向尺寸相对较短的气动肌腱;而附图3、4所示气容势能自动复位节能气动肌腱，适用于胶管2轴向尺寸相对较长的气动肌腱。
[0024]上述实施例只是为了说明本发明的创新构思与技术特点，但本发明的保护范围并不局限于上述特定的【具体实施方式】。凡根据本发明创新构思实质与技术特点而所进行的各种等效变化或局部性修饰，特别是两个嵌套件与气容压力控制装置的等效变化或复杂化等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种内导向直线运动自动复位节能气动肌腱，其特征在于:在气动肌腱胶管的内孔中，固定有二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件。2.根据权利要求1所述的气动肌腱，其特征在于:所述二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件，包围有内部容腔;所述内部容腔中，设置有压缩弹簧，形成自动复位装置。3.根据权利要求1、2所述的气动肌腱，其特征在于:所述设置有压缩弹簧的内部容腔与大气相通，相对于气动肌腱胶管的工作腔封闭。4.根据权利要求1所述的气动肌腱，其特征在于:所述二只相互嵌套滑动配合以形成内部直线运动导向装置的零件，包围有内部容腔;所述内部容腔相对封闭而形成气容;所述气容充入并保持有用于气动肌腱伸长复位的压缩气体，形成复位气体弹簧。
【专利摘要】现有气动肌腱的关键元件，是由非刚性材料制造而成的编织胶管，需要外设直线运动导向与返程装置，才能够实现直线运动输出与自动复位，不仅造成总体装置的结构很不紧凑，而且综合制造成本高。此外，现有的气动肌腱，在相同内径、行程与额定压力的情况下，耗能高达相应气缸的4倍以上。本发明采用内置直线运动导向装置，与利用压缩弹簧形成弹性势能构成自动复位装置，以及利用内部气容构成压力势能自动复位装置，设计出了两种能够输出直线运动且自动复位的节能型气动肌腱。新型的气动肌腱，节能环保，总体结构紧凑，综合制造成本低，功能完善，应用范围广。
【IPC分类】F15B15/10, F15B15/20
【公开号】CN105673606
【申请号】CN201610261792
【发明人】钟康民, 窦云霞
【申请人】苏州普来可瑞机电技术有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年4月26日