專利名稱:雙作用氣缸的定位控制機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種定位控制機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)可對(duì)工件的運(yùn)送、卡夾或 加工等中使用的氣缸的動(dòng)作位置任意進(jìn)行定位控制,換言之,涉及 一種可任意改變或調(diào)整對(duì)工件的力作用點(diǎn)位置的氣缸定位控制機(jī) 構(gòu),尤其涉及一種用于雙作用氣缸的控制機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù):
在工件的運(yùn)送、卡夾或加工等作業(yè)中使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用空氣、 液壓或電等的能量進(jìn)行動(dòng)作。其中,利用電能的電動(dòng)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)雖 然具有可自由改變或調(diào)整動(dòng)作位置的優(yōu)點(diǎn),但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,若 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是可直線動(dòng)作的結(jié)構(gòu),則其該結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。此外,如果欲 獲得較大的作用力,則不可避免使執(zhí)行機(jī)構(gòu)大型化和能耗變高,并 且在保持在 一定的停止位置的情況下,需要在其間連續(xù)供給其電力, 因此,從節(jié)能的方面來看,損失也較大。此外,在作用力經(jīng)由桿等 加到負(fù)載上時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳遞部受到直接沖擊,不僅容易導(dǎo) 致機(jī)械性損失,還可能讓負(fù)載也承受不必要的反作用力。另一方面,作為利用空氣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)眾所周知有氣缸。所述氣缸 是將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu),分為雙作用氣缸和單 作用氣缸,所述雙作用氣缸通過將空氣交互供給到活塞兩側(cè)的壓力 室,使該活塞往復(fù)移動(dòng),所述單作用氣缸利用供排到活塞中兩側(cè)中 一側(cè)的壓力室的空氣和設(shè)置在相反側(cè)的彈簧的加載力,使活塞往復(fù) 移動(dòng)。與所述電動(dòng)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比,所述兩種氣缸中任何一種類型 都可簡(jiǎn)易地獲得直線運(yùn)動(dòng),所以可廣泛應(yīng)用在各種作業(yè)工序中。然而,通常情況下,所述氣缸中活塞的動(dòng)作行程被以機(jī)械的方式 決定,活塞在由止擋器等規(guī)定的前進(jìn)端的位置和后退端的位置之間往復(fù)動(dòng)作,改變或調(diào)整所述動(dòng)作行程(動(dòng)作位置)比較困難。尤其 是任意地改變或調(diào)整動(dòng)作行程比較困難。因此, 一般情況下,會(huì)根 據(jù)作業(yè)內(nèi)容,分開使用具有不同動(dòng)作行程的氣缸。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于,通過采用傳感器和電磁閥的簡(jiǎn)單定位的控制 機(jī)構(gòu),使雙作用氣缸中的活塞可根據(jù)作業(yè)內(nèi)容任意地改變或調(diào)整動(dòng) 作位置。為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的定位控制機(jī)構(gòu)具有雙作用主氣缸, 其在活塞兩側(cè)具有第一壓力室和第二壓力室,通過向這些壓力室供 給或從其中排出空氣,驅(qū)動(dòng)所述活塞被往復(fù)移動(dòng);測(cè)長(zhǎng)傳感器,其 在活塞整個(gè)行程來測(cè)定所述活塞的動(dòng)作位置;具有空氣源的空氣供 給部;主空氣回路,其介于該空氣供給部和所述主氣缸之間;控制 器,其電控該主空氣回路。所述主空氣回路具有連接所述空氣供給部、主氣缸的第一壓力 室的第 一 空氣流路和連接所述空氣供給部、主氣缸的第二壓力室的 第二空氣流路;分別連接在該空氣流路中并將該流路連通或斷開的 二通式第一供給用電》茲閥和第二供給用電》茲閥;將所述第一壓力室 與大氣連通或斷開的二通式第一排氣用電磁閥和和將所述第二壓力 室與大氣連通或斷開的二通式第二排氣用電磁閥,另外,所述控制 器電連接所述測(cè)長(zhǎng)傳感器和各電磁閥,并具有用于輸入所述活塞的 動(dòng)作目標(biāo)位置的輸入裝置,根據(jù)該輸入裝置輸入的目標(biāo)位置信息和 所述測(cè)長(zhǎng)傳感器的測(cè)定位置信息的比較結(jié)果,所述控制器控制所述 各電磁閥打開、關(guān)閉,將所述活塞移動(dòng)到目標(biāo)位置并讓其停止在該 位置,當(dāng)讓所述活塞前進(jìn)時(shí),使所述第一供給用電磁閥和第二排氣 用電磁閥處于打開狀態(tài),并使所述第二供給用電磁閥和第一排氣用 電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài),使所述第一壓力室與空氣供給部連通,并使 第二壓力室向大氣打開,當(dāng)使所述活塞后退時(shí),使所述第二供給用 電》茲閥和第一排氣用電》茲閥處于打開狀態(tài),并4吏所述第一供給用電磁閥和第二排氣用電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài),使所述第二壓力室與空氣 供給部連通,并使第一壓力室向大氣打開,當(dāng)讓活塞停止在目標(biāo)位 置并使其保持在該停止位置時(shí),讓所述各電磁閥全部處于關(guān)閉狀態(tài), 將空氣封入所述兩壓力室內(nèi)。本發(fā)明中,除所述主氣缸之外,還具有不帶測(cè)長(zhǎng)傳感器的雙作用 乂人氣缸,該從氣缸與所述主氣缸并聯(lián)連4妄于所述主空氣回^各,所述 從氣缸可由該主空氣回^各以仿照所述主氣缸的方式一皮定位控制?;蛘?,除所述主氣缸和主空氣回路之外,還具有不帶測(cè)長(zhǎng)傳感器 的雙作用從氣缸和與該從氣缸相連一妄的乂人空氣回i 各,且該從空氣回 路具有與所述主空氣回路相同的結(jié)構(gòu),該/人氣缸和/人空氣回路與所述主氣缸和主空氣回路并聯(lián)連接于所述空氣供給部和控制器,所述 乂人氣缸和/人空氣回3各以仿照該主氣釭和主空氣回i 各的方式^皮定位控制。本發(fā)明中,作為優(yōu)選,所述空氣供給部具有用于將氣壓保持在設(shè) 定壓力的調(diào)壓閥。采用本發(fā)明,使用由測(cè)長(zhǎng)傳感器、多個(gè)二通電磁閥和控制器構(gòu)成 的簡(jiǎn)單定位控制機(jī)構(gòu),完全不進(jìn)行機(jī)械調(diào)整等,就可根據(jù)作業(yè)內(nèi)容 任意地改變或調(diào)整雙作用氣缸中的活塞的動(dòng)作位置。
圖1是表示本發(fā)明定位控制機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施方式的連接圖。圖2是表示本發(fā)明定位控制機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施方式的連接圖。 圖3是表示本發(fā)明定位控制機(jī)構(gòu)的第三實(shí)施方式的連接圖。
具體實(shí)施方式
圖1中,本發(fā)明的雙作用氣缸的定位控制機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施方式用 符號(hào)表示。該第一實(shí)施方式的定位控制機(jī)構(gòu)1A中,附圖標(biāo)記2表示 由雙作用氣缸構(gòu)成的主氣缸,附圖標(biāo)記3表示用于向該主氣缸2供 給壓縮空氣的空氣供給部,附圖標(biāo)記4表示介于該空氣供給部3和所述主氣缸2之間的主空氣回路,附圖標(biāo)記5表示電控該主空氣回 路4的控制器。所述主氣缸2在活塞IO的兩側(cè)具有第一壓力室11和第二壓力室 12,通過向該壓力室ll、 12供給或從其中排出空氣,驅(qū)動(dòng)所述活塞 10在該主氣缸2內(nèi)部直線性往復(fù)移動(dòng)。所述活塞10的一側(cè)連接有作 業(yè)用桿13,該桿13貫穿所述第二壓力室12,并從該主氣缸2的頂 端向外部伸出,與工件抵接,由此,將用于運(yùn)送、卡夾或加工等的 作用力傳遞到該工件上。在所述活塞10上,與安裝所述桿13的一側(cè)相反的一側(cè)連接有測(cè) 長(zhǎng)桿14,該測(cè)長(zhǎng)桿14的直徑和剖面積小于該桿13的直徑和橫截面 積,該測(cè)長(zhǎng)桿14貫穿所述第一壓力室11,并從主氣缸2的基端向外 部伸出,達(dá)到該主氣缸2上附設(shè)的測(cè)長(zhǎng)傳感器6的位置。此外,用 該測(cè)長(zhǎng)傳感器6纟全測(cè)所述測(cè)長(zhǎng)桿14的位移,由此所述活塞IO(進(jìn)而 桿13)的動(dòng)作位置在整個(gè)行程范圍內(nèi)被測(cè)定。來自該測(cè)長(zhǎng)傳感器6 的位置測(cè)定信號(hào)反饋到所述控制器5。所述動(dòng)作位置的測(cè)定是通過測(cè)長(zhǎng)傳感器6以磁力、電力或光學(xué)的 方式讀取所述測(cè)長(zhǎng)桿14上的刻度而進(jìn)行的,但所述測(cè)長(zhǎng)傳感器6的 測(cè)定方式不限于這種釆用測(cè)長(zhǎng)桿14的方法,也可采用其它測(cè)定方法。所述空氣供給部3具有空氣源16,其輸出壓縮空氣;帶冷凝 水排出功能的過濾器18和油霧分離器19,其串聯(lián)連接到與該空氣源 16連通的供給流路17中;調(diào)壓閥20,其由用于將氣壓保持在設(shè)定 壓力的帶溢流功能的減壓閥構(gòu)成。所述主空氣回路4具有將所述空氣供給部3分別與主氣缸2的第 一壓力室11和第二壓力室12連結(jié)起來的第一空氣流路23和第二空 氣流路24。其中,在第一空氣流路23上,連接有將該第一空氣流路 23連通或斷開的二通式第一供給用電磁閥25,并且,在比該第一供 給用電磁閥25靠第一壓力室11側(cè)的位置,連接有將該第一壓力室 11和大氣連通或斷開的二通式第一排氣用電磁閥26,另外,所述第 二空氣流路24上,連接有將該第二空氣流路24連通或斷開的二通式第二供給用電磁閥27,并且,在比該第二供給用電磁閥27靠第二 壓力室12側(cè)的位置,連接有將該第二壓力室12和大氣連通或斷開 的二通式第二排氣用電^t閥28。所述第 一 空氣流路23和第二空氣流路24上,分別連接有并聯(lián)連 接可調(diào)節(jié)氣閥30a和止回閥30b而構(gòu)成的速度控制器30。通過用可 調(diào)節(jié)氣閥30a限制流入所述壓力室11、 12或從該壓力室流出的空氣 的流量,該速度控制器30可調(diào)整所述活塞10的動(dòng)作速度,但該速 度控制器30并非必須設(shè)置。所述控制器5分別電連接所述測(cè)長(zhǎng)傳感器6和各電磁閥25、 26、 27、 28,并具有用于輸入所述活塞10的動(dòng)作目標(biāo)位置的輸入裝置7。 該輸入裝置7例如利用按鍵操作、電鈕操作或電位器操作,輸入活 塞10的前進(jìn)端和/或后退端的位置、或以前進(jìn)端或后退端為基準(zhǔn)的活 塞10的動(dòng)作行程等,從而當(dāng)利用該輸入裝置7輸入目標(biāo)位置時(shí),所 述控制器5比較該目標(biāo)位置信息和所述測(cè)長(zhǎng)傳感器6的測(cè)定位置信 息,并^f艮據(jù)該比較結(jié)果控制所述各電》茲閥25、 26、 27、 28打開或關(guān) 閉,由此,使所述活塞IO移動(dòng)到所述目標(biāo)位置,停止在該位置,并 保持該停止位置。下面具體說明所述控制器5的控制例。當(dāng)前,當(dāng)利用所述輸入裝 置7將活塞10的前進(jìn)端和后退端的位置作為目標(biāo)位置輸入時(shí),利用 該控制器5,可使所述活塞10在該前進(jìn)端和后退端之間往復(fù)移動(dòng)。 該情況下,在所述活塞IO從后退端前進(jìn)到前進(jìn)端的前進(jìn)行程中,所 述第一供給用電磁閥25和第二排氣用電磁閥28被切換到打開狀態(tài), 第二供給用電磁閥27和第一排氣用電磁閥26被切換到關(guān)閉狀態(tài), 由此,所述第一壓力室11與空氣供給部3連通,且第二壓力室12 向大氣打開。由此,壓縮空氣從空氣供給部3供給到所述第一壓力 室11,因此,所述活塞10和桿13前進(jìn)。此時(shí),所述活塞10的動(dòng)作位置始終由所述測(cè)長(zhǎng)傳感器6經(jīng)由測(cè) 長(zhǎng)桿14測(cè)定,并作為測(cè)定位置信息反饋到所述控制器5。然后,在 該控制器5中,比較該測(cè)定位置信息和所述目標(biāo)位置信息并繼續(xù)控制所述電磁閥,直到二者的偏差變?yōu)榱?。?dāng)所述活塞10到達(dá)前進(jìn)端而所述目標(biāo)位置信息和測(cè)定位置信息的偏差變?yōu)榱銜r(shí),利用所述控制器5將所述第一供給用電磁閥25和 第二排氣用電磁閥28同時(shí)切換到關(guān)閉狀態(tài)。由此,所有電磁閥25、 26、 27、 28變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài),從而所述第一壓力室11和所述第二壓力 室12既相對(duì)空氣供給部3隔斷也相對(duì)大氣隔斷,空氣封在該壓力室 11、 12內(nèi)部。最終,所述活塞IO停止在前進(jìn)端位置,并被保持在停 止?fàn)顟B(tài)。接下來,在所述活塞IO從前進(jìn)端向后退端后退的后退行程中, 利用所述控制器5,使所述第二供給用電磁閥27和第一排氣用電磁 闊26處于打開狀態(tài),并讓第一供給用電磁閥25和第二排氣用電磁 閥28處于關(guān)閉狀態(tài),由此,所述第二壓力室12與空氣供給部3連 通,且第一壓力室11向大氣打開。由此,壓縮空氣從空氣供給部3 供給到所述第二壓力室12,從而所述活塞10和桿13后退。在該后退時(shí),所述活塞10的動(dòng)作位置也始終由所述測(cè)長(zhǎng)桿14 和測(cè)長(zhǎng)傳感器6測(cè)定,并作為測(cè)定位置信息反饋到所述控制器5。然 后,在該控制器5中,比較該測(cè)定位置信息和所述目標(biāo)位置信息并 繼續(xù)控制所述電磁閥,直到二者的偏差變?yōu)榱?。?dāng)所述活塞10到達(dá)后退端而所述目標(biāo)位置信息和測(cè)定位置信息的 偏差變?yōu)榱銜r(shí),利用所述控制器5將所述第二供給用電磁閥27和第一 排氣用電磁閥26共同切換到關(guān)閉狀態(tài)。由此,所有電磁閥25、 26、 27、 28變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài),從而所述第一壓力室11和所述第二壓力室12既相對(duì) 空氣供給部3隔斷也相對(duì)大氣隔斷,空氣封在該壓力室11、 12內(nèi)部。 最終,所述活塞IO停止在后退端位置,并被保持在停止?fàn)顟B(tài)。如此,采用所述定位控制^4勾,利用由測(cè)長(zhǎng)傳感器6、多個(gè)兩通 電i茲閥25、 26、 27、 28以及控制器5構(gòu)成的簡(jiǎn)單的定位控制機(jī)構(gòu), 完全不進(jìn)行機(jī)械調(diào)整等,就可根據(jù)作業(yè)內(nèi)容任意地改變或調(diào)整雙作 用氣缸中的活塞10的動(dòng)作位置。圖2中示出了本發(fā)明定位控制機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施方式。該第二實(shí)施方式的定位控制機(jī)構(gòu)IB中,除具有與所述第一實(shí)施方式的定位控制 機(jī)構(gòu)1A相同結(jié)構(gòu)的主氣缸2、空氣供癥會(huì)部3、主空氣回路4以及控 制器5之外,還具有一個(gè)以上不帶測(cè)長(zhǎng)傳感器6的雙作用從氣缸2a, 該從氣缸2a與所述主氣缸2并聯(lián)連接于所述主空氣回路4。利用所 述控制器5控制所述主空氣回路4,所述從氣缸2a仿照所述主氣缸 2被同步定位控制。除不具有測(cè)長(zhǎng)傳感器這一點(diǎn)之外,所述從氣缸2a具有與所述主 氣缸2相同的結(jié)構(gòu)和作用,因此,對(duì)這些相同結(jié)構(gòu)的部分賦予與主 氣缸2相同的附圖標(biāo)記,并省略對(duì)其結(jié)構(gòu)和作用的說明。在與所述從氣釭2a的第一壓力室11相通的第一空氣流路23和與第二 壓力室12相通的第二空氣流路24上,可根據(jù)需要連接速度控制器30。圖3中示出了本發(fā)明定位控制機(jī)構(gòu)的第三實(shí)施方式。該第三實(shí)施 方式的定位控制機(jī)構(gòu)1C與所述第二實(shí)施方式的定位控制機(jī)構(gòu)1B的 不同點(diǎn)在于,在從氣缸2a和空氣供給部3之間,具有與主空氣回路 4相同結(jié)構(gòu)的從空氣回路4a與主空氣回路4并聯(lián)連接,各從空氣回 路4a的第一供給用電^茲閥25、第一排氣用電磁閥26、第二供給用 電石茲閥27、第二排氣用電》茲閥28分別與所述主空氣回路4的第一供 給用電,茲閥25、第一排氣用電^茲閥26、第二供l^用電^f茲閥27、第二 排氣用電磁閥28并聯(lián)電連接于控制器5。因此,該第三實(shí)施方式中, 通過所述從空氣回路4a,所述從氣缸2a在所述控制器5的作用下以 仿照所述主氣缸2和主空氣回路4的方式^皮同步定位控制。第三實(shí)施方式的上述之外的結(jié)構(gòu)和其作用與第二實(shí)施方式大致 相同,因此對(duì)該主要的相同結(jié)構(gòu)部分賦予與第二實(shí)施方式相同的附 圖標(biāo)記,并省略對(duì)其結(jié)構(gòu)和作用的說明。所述各實(shí)施方式中,主空氣回路4或從空氣回路4a中的各電磁 閥25、 26、 27、 28既可分別獨(dú)立設(shè)置,也可集合化作為電》茲閥組件, 或者,也可分別搭載到對(duì)應(yīng)的主氣缸2或從氣缸2a上。此外,可將 控制器5組裝到主氣缸上。另外,在設(shè)置所述速度控制器30的情況 下,可將其組裝到對(duì)應(yīng)的主氣缸2或從氣缸2a上。
權(quán)利要求
1.一種雙作用氣缸的定位控制機(jī)構(gòu),其特征在于,其具有雙作用主氣缸,其在活塞兩側(cè)具有第一壓力室和第二壓力室,通過向這些壓力室供給或從其中排出空氣,驅(qū)動(dòng)所述活塞往復(fù)移動(dòng);測(cè)長(zhǎng)傳感器,其在活塞整個(gè)行程來測(cè)定所述活塞的動(dòng)作位置;具有空氣源的空氣供給部;主空氣回路,其介于該空氣供給部和所述主氣缸之間;控制器,其電控該主空氣回路,所述主空氣回路具有連接所述空氣供給部、主氣缸的第一壓力室的第一空氣流路和連接所述空氣供給部、主氣缸的第二壓力室的第二空氣流路;分別連接在該空氣流路中并將該流路連通或斷開的二通式第一供給用電磁閥和第二供給用電磁閥;將所述第一壓力室與大氣連通或斷開的二通式第一排氣用電磁閥和將所述第二壓力室與大氣連通或斷開的二通式第二排氣用電磁閥,所述控制器電連接所述測(cè)長(zhǎng)傳感器和各電磁閥,并具有用于輸入所述活塞的動(dòng)作目標(biāo)位置的輸入裝置,根據(jù)用該輸入裝置輸入的目標(biāo)位置信息和所述測(cè)長(zhǎng)傳感器的測(cè)定位置信息的比較結(jié)果,所述控制器控制所述各電磁閥打開、關(guān)閉,將所述活塞移動(dòng)到目標(biāo)位置并讓其停止在該位置,當(dāng)讓活塞前進(jìn)時(shí),使所述第一供給用電磁閥和第二排氣用電磁閥處于打開狀態(tài),并使所述第二供給用電磁閥和第一排氣用電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài),使所述第一壓力室與空氣供給部連通,并使第二壓力室向大氣打開,當(dāng)使所述活塞后退時(shí),使所述第二供給用電磁閥和第一排氣用電磁閥處于打開狀態(tài),并使所述第一供給用電磁閥和第二排氣用電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài),由此,使所述第二壓力室與空氣供給部連通,并使第一壓力室向大氣打開,當(dāng)讓活塞停止在目標(biāo)位置并使其保持在該停止位置時(shí),讓所述各電磁閥全部處于關(guān)閉狀態(tài),將空氣封入所述兩壓力室內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位控制機(jī)構(gòu),其特征在于,除所述 主氣缸之外,還具有不帶測(cè)長(zhǎng)傳感器的雙作用從氣缸,該從氣缸與所述主氣缸并聯(lián)連接于所述主空氣回路,所述從氣缸可由該主空氣 回^各以仿照所述主氣釭的方式^皮定位控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位控制機(jī)構(gòu),其特征在于,除所述 主氣缸和主空氣回路之外,還具有不帶測(cè)長(zhǎng)傳感器的雙作用從氣缸 和與該從氣缸相連接的從空氣回路,且該從空氣回路具有與所述主 空氣回路相同的結(jié)構(gòu),該從氣缸和從空氣回路與所述主氣缸和主空 氣回路并聯(lián)連接于所述空氣供給部和控制器,所述從氣缸和從空氣 回路以仿照主氣缸和主空氣回路的方式^皮定位控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的定位控制機(jī)構(gòu),其特征 在于,所述空氣供給部具有用于將氣壓保持在設(shè)定壓力的調(diào)壓閥。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種雙作用氣缸的定位控制機(jī)構(gòu)。將第一供給用電磁閥和第二供給用電磁閥分別連接在雙作用主氣缸的第一壓力室和第二壓力室與空氣源之間,該雙作用主氣缸具有測(cè)定活塞動(dòng)作位置的測(cè)長(zhǎng)傳感器,并且將第一排氣用電磁閥和第二排氣用電磁閥分別連接在該第一壓力室和該第二壓力室與大氣之間,當(dāng)活塞的動(dòng)作目標(biāo)位置輸入控制器時(shí),為使測(cè)長(zhǎng)傳感器的測(cè)定位置和目標(biāo)位置一致,該控制器控制所述各電磁閥打開、關(guān)閉并將活塞移動(dòng)到目標(biāo)位置,當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)位置時(shí),所述電磁閥全部變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài),空氣被封入所述各壓力室,該活塞停止并被保持在停止位置。
文檔編號(hào)F15B15/00GK101275596SQ20081008940
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者松本拓實(shí), 野口和宏 申請(qǐng)人:Smc株式會(huì)社