[发明专利]基于空气互锁平衡原理的新型动力结构

说明书

本发明公开了一种基于空气互锁平衡原理的新型动力结构，旨在提供一种结构紧凑、使用精度高、内部接触摩擦力小和使用寿命长的基于空气互锁平衡原理的新型动力结构。本发明包括缸体、气缸前端盖、活塞杆、节流密封环和背压气嘴，所述气缸前端盖设置于所述缸体的一端，所述节流密封环设置于所述气缸前端盖内，所述活塞杆的一端适配安装于所述缸体的腔体内，所述活塞杆的另一端依次穿过所述缸体、所述节流密封环和所述气缸前端盖，所述背压气嘴设置于所述气缸前端盖的一端且与所述节流密封环相连通。本发明应用于动力结构的技术领域。

技术领域

本发明涉及一种动力结构,特别涉及一种基于空气互锁平衡原理的新型动力结构。

背景技术

随着工业革命后的技术发展，气动系统、液压系统、电动系统等逐渐取代人力在工业生产中发挥重大的作用和意义。而三者各自的优缺点决定其主要适合的使用结构和使用场合，相比较而言，气压传动和控制是工业生产过程中自动化和机械化最直接有效手段，其工作媒介就是自然界中取之不尽用之不竭的空气，成本低，无污染，且气动装置的结构简单、轻便、安全、可靠性高，而这几方面的优点是其成为现代工厂生产中最主要的设备运动动力来源的原因。但是，由于气动系统使用的气压一般在0.2-1.0MPA范围内，而输出力取决于活塞杆的前后压差，因此在实际使用中很难实现1N以下轻载荷的持续输出，由于缸体内部摩擦，而轻载荷的输出活塞前后的压差较小，实现1N以下轻载荷的持续输出几乎不可能，而由于液压和电动、磁动等系统的特性，也同样难以实现低成本的轻载荷输出。因此，如何实现低成本轻载荷的稳定输出成为一个技术难题。

由于使用伺服电机和步进电机无法现行稳定的低载荷输出，而市面上普通的输出力最小的气缸应该是微信笔形气缸，其中包括如图1所示的单动押出式气缸和如图2所示的普通复动型气缸的两种类型，其中市面上最小的气缸最小的内径为4mm，该尺寸笔形气缸的使用压力范围为复动型0.2-0.7MPa,单动型为0.3-0.7MPa，单动押出式则是一端通过弹性元件控制，另一端通过气压控制，单动押出式由于受弹性元件的影响，无法精准控制输出力，而复动型是活塞杆前后工作面均有气压控制，活塞杆作用面的前后压差决定输出力的大小，因此原则上可实现精准的压力输出。忽略内部摩擦力的因素，气缸的输出压力等同于气压差，但在实际使用过程中，由于一般气缸的内部密封圈使用由聚氨酯聚氨酯为主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物 ，英文缩写PU，包括硬质聚氨酯塑料、软质聚氨酯塑料、聚氨酯弹性体等多种形态，并分为热塑性和热固性两大类。其原料一般以树脂状态呈现，主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物 。英文缩写PU。由异氰酸酯单体与羟基化合物聚合而成。由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得适应较宽温度范围 为－50～150℃ 的材料 ，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。高温下不耐水解，亦不耐碱性介质。俗称优力胶、弹簧胶、牛筋或者丁腈橡胶丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差，绝缘性能低劣，弹性稍低。 丁腈橡胶主要用于制造耐油橡胶制品。简称NBR，由丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶。是耐油尤其是烷烃油、耐老化性能较好的合成橡胶。丁腈橡胶中丙烯腈含量百分比有42～46、36～41、31～35、25～30、18～24等五种。丙烯腈含量越多，耐油性越好,但耐寒性则相应下降。它可以在120℃的空气中或在 150℃的油中长期使用。此外，它还具有良好的耐水性、气密性及优良的粘结性能。广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。等软性塑料件做成，其与缸体内腔间的摩擦力极大，产生的阻力直接影响气缸最终压力的输出。而在低载荷输出时，由于活塞杆前后的压强差比较小，因此在运动过程中存在无法克服密封圈和缸体内腔的摩擦力，导致运行停止，影响设备的运作。

图1是单动押出式气缸的结构示意图，该结构由后缸盖a1、第一弹性垫a2、密封圈a3、导向环a4、活塞a5、缸筒a6、弹簧a7、第二弹性垫a8、活塞杆a9、前杠盖a10、螺母a11、导向套a12、卡环a13组成。