內導向直線運動自動復位節能氣動肌腱的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及氣壓傳動的執行元件領域，主要涉及兩種內導向直線運動自動復位節能氣動肌腱。
【背景技術】
[0002]氣動肌腱，亦稱氣動肌肉，是近一時期發展起來的一種提供單向拉力的新型氣動執行元件，其技術特征是向密封的編織膠管內部充入壓縮氣體，使編織膠管內部容積膨脹導致徑向尺寸增大、縱向長度縮短而產生拉力。相對于傳統氣缸，氣動肌腱具有體積小、重量輕、相同內徑輸出力比氣缸高一個數量級等方面的優勢。但是，現有的氣動肌腱，也存在以下明顯的缺點:(I)大多數工況對氣動執行元件的要求，是在工作行程能夠輸出力與直線運動，返回行程能夠自動完成。而氣動肌腱的關鍵元件，是由非剛性材料制造而成的編織膠管，需要另外設置直線運動導向與返程裝置，才能夠實現輸出直線運動與自動復位。這不僅造成總體裝置的結構很不緊湊，而且綜合制造成本高，甚至遠高于傳統氣缸。(2)氣動肌腱的最大輸出行程，僅僅為相同縱向長度氣缸的25%。而氣缸的耗能等于額定壓力乘以容積，SPE=pV。這意味著在相同內徑、行程與壓力的情況下，氣動肌腱的耗能，高達氣缸的4倍以上。
[0003]由于現有氣動肌腱存在上述缺點，嚴重限制了其在有關領域中的推廣應用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是，克服現有氣動肌腱的缺點，設計出總體結構緊湊，綜合制造成本低，能夠輸出直線運動且自動復位的節能型氣動肌腱，為有關領域提供一種結構緊湊、節能、環保、功能完善、應用范圍廣的新型氣動執行元件。
[0005]為達上述目的，本發明采用的技術方案是:一種內導向直線運動自動復位節能氣動肌腱，其膠管的內孔中，固定有二只相互嵌套滑動配合以形成內部直線運動導向裝置的零件。
[0006]優選地，所述二只相互嵌套滑動配合以形成內部直線運動導向裝置的零件，包圍有內部容腔;所述內部容腔中，設置有壓縮彈簧，形成自動復位裝置;優選地，所述設置有壓縮彈簧的內部容腔與大氣相通，相對于氣動肌腱膠管的工作腔封閉。
[0007]優選地，所述二只相互嵌套滑動配合以形成內部直線運動導向裝置的零件，包圍有內部容腔;所述內部容腔相對封閉而形成氣容;所述氣容充入并保持有用于氣動肌腱伸長復位的壓縮氣體，形成復位氣體彈簧。
[0008]由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
1、本發明新型氣動肌腱，能夠輸出直線運動且能夠自動復位，極大地拓展了氣動肌腱的應用領域。
[0009]2、直線運動導向與自動復位裝置，設置在氣動肌腱內部，總體結構非常緊湊，綜合制造成本，大大低于需要外設直線運動導向裝置與自動復位裝置的現有氣動肌腱。
[0010]3、固定在氣動肌腱膠管內孔中二只相互嵌套滑動配合以形成內部直線運動導向裝置的零件，其外形尺寸可以設計得接近于氣動肌腱膠管內徑，能夠使得與氣動肌腱膠管內壁之間的容積，不僅可以大大小于現有氣動肌腱的內腔容積，而且可以明顯小于現有氣缸工作腔的容積，所以能夠實現大幅度節能。
[0011]4、本發明提供了利用彈簧自動復位與利用內部氣容自動復位兩種技術方案，更方便于使用者根據具體應用場合進行選擇。
【附圖說明】
[0012]附圖1、2、3、4為本發明內導向直線運動自動復位節能氣動肌腱的兩種技術方案的結構示意圖。附圖1、2為一種技術方案，自動復位利用壓縮彈簧的彈性勢能；附圖3、4為另一種技術方案，自動復位利用內部氣容的氣體壓力勢能。
[0013]附圖中，1、二位三通閥；2、膠管;3、左嵌套件;31、呼吸孔;32、工作腔進排氣孔;33、氣容充氣孔;4、右嵌套件;5、壓縮彈簧;6、密封裝置;7、壓力開關
【具體實施方式】
[0014]下面，結合兩個具體實施例的附圖，來對本發明兩種技術方案作進一步闡述。
[0015]附圖1與附圖2所示為本發明一種技術方案的一個具體實施例。由圖中可見，該氣動肌腱由膠管2與固定于其內孔兩端的左嵌套件3和右嵌套件4組成;左嵌套件3的左端部具有呼吸孔31與工作腔進排氣孔32。左嵌套件3右部的外表面插入右嵌套件4左部的內孔之中，相互配合滑動嵌套，形成內部直線運動導向裝置。左嵌套件3與右嵌套件4的內孔形成內部容腔，并在內部容腔中設置有壓縮彈簧5，形成利用彈性勢能的自動復位裝置。所述內部容腔通過左嵌套件3上的呼吸孔31，始終通向大氣，并由密封裝置6實現對氣動肌腱膠管工作腔的相對封閉。
[0016]當氣動肌腱處于非工作狀態時，二位三通閥I右位，氣動肌腱膠管2內孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的容腔，通向大氣;在壓縮彈簧5彈性勢能作用下，左嵌套件3與右嵌套件4相對向外運動，使得氣動肌腱膠管2處于伸長狀態。如圖1所示。
[0017]當二位三通閥I切換至左位工作時，氣動肌腱膠管2內孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的工作腔內，通過進排氣孔32，充入壓縮氣體，使膠管2徑向尺寸變大而軸向尺寸縮短，產生軸向收縮力，克服壓縮彈簧5的張力，使得左嵌套件3與右嵌套件4，相對向內進行直線運動，從而能夠輸出拉力做功。當左嵌套件3因為右嵌套件4的尺寸限制而使得二者不能繼續進行相對運動時，氣動肌腱膠管2內孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的工作腔內，充滿額定壓力的高壓氣體，膠管2徑向尺寸達到最大，而軸向尺寸縮為最短。如圖2所示。
[0018]附圖3、4所示為本發明另一種技術方案的一個具體實施例。由圖中可見，該氣動肌腱同樣由膠管2與固定于其兩端的左嵌套件3和右嵌套件4組成。左嵌套件3的外端設有氣動肌腱工作腔進排氣孔32;左嵌套件3和右嵌套件4包圍有內部容腔;所述內部容腔由密封裝置6實現對外部相對封閉而形成氣容;所述氣容通過左嵌套件3外端的氣容充氣孔33充入并保持有用于氣動肌腱伸長復位的壓縮氣體，形成復位氣體彈簧;氣容充氣孔33外接有壓力開關7。
[0019]圖3所示為氣動肌腱膠管2處于最長狀態。該狀態下，二位三通閥I右位，氣動肌腱膠管2內孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的工作腔，通向大氣;左嵌套件3與右嵌套件4包圍形成的氣容內，由于充入并保持有用于氣動肌腱伸長復位的壓縮氣體，形成復位氣體彈簧;氣體彈簧的張力驅動左嵌套件3與右嵌套件4相對向外進行直線運動，使得氣動肌腱膠管2處于伸長狀態。
[0020]同樣，當二位三通閥I切換至左位工作時，氣動肌腱膠管2內孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的工作腔內，通過工作腔進排氣口 32，充入壓縮氣體，使膠管2徑向尺寸變大而軸向尺寸縮短，產生軸向收縮力，克服自動復位氣體彈簧的張力，使得左嵌套件3與右嵌套件4，相對向內進行直線運動，從而輸出拉力做功。當左嵌套件3因為右嵌套件4的尺寸限制而使得二者不能繼續進行相對運動時，氣動肌腱膠管2內孔與左嵌套件3、右嵌套件4的組合外表面之間的工作腔內，充滿額定壓力的高壓氣體，膠管2徑向尺寸達到最大，而軸向尺寸縮為最短。如圖4所示。
[0021]向氣容內部充入并保持有用于氣動肌腱伸長復位返程壓縮氣體的控制裝置，可以有許多種技術方案，此處限于篇幅不予贅述。無論氣動肌腱在何種工作狀態下，只要氣容內部壓力因為泄漏等原因而低于壓力開關7調整的最低壓力時，控制系統便會發出信號，壓縮空氣便會從外部通過氣容充氣孔33充入氣容內部。而一旦氣容內部壓力達到壓力開關7調整的最高壓力，控制系統又會發出信號而停止充氣。在這里需要特別提醒注意的是，對自動復位氣容內部進行充氣，一般是為了補充泄漏，其次數是很少的。
[0022]附圖1、2與附圖3、4所示本發明內導向直線運動自動復位節能氣動肌腱的兩種技術方案的具體實施例，技術功能是一樣的。相對于現有的氣動肌腱，能夠輸出直線運動而不需要外加復雜的直線運動導向裝置，結構緊湊而且總體制造成本大幅度降低。此外，由于左嵌套件3與右嵌套件4伸入膠管2內孔的部分，占據了很大一部分容積，其工作腔容積較現有氣動肌腱大幅度減小，從而相應減少了高壓氣體的消耗量，具有極為顯著的節能效果。
[0023]具體選用方面，附圖1、2所示彈簧勢能自動復位節能氣動肌腱，適用于膠管2軸向尺寸相對較短的氣動肌腱;而附圖3、4所示氣容勢能自動復位節能氣動肌腱，適用于膠管2軸向尺寸相對較長的氣動肌腱。
[0024]上述實施例只是為了說明本發明的創新構思與技術特點，但本發明的保護范圍并不局限于上述特定的【具體實施方式】。凡根據本發明創新構思實質與技術特點而所進行的各種等效變化或局部性修飾，特別是兩個嵌套件與氣容壓力控制裝置的等效變化或復雜化等，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種內導向直線運動自動復位節能氣動肌腱，其特征在于:在氣動肌腱膠管的內孔中，固定有二只相互嵌套滑動配合以形成內部直線運動導向裝置的零件。2.根據權利要求1所述的氣動肌腱，其特征在于:所述二只相互嵌套滑動配合以形成內部直線運動導向裝置的零件，包圍有內部容腔;所述內部容腔中，設置有壓縮彈簧，形成自動復位裝置。3.根據權利要求1、2所述的氣動肌腱，其特征在于:所述設置有壓縮彈簧的內部容腔與大氣相通，相對于氣動肌腱膠管的工作腔封閉。4.根據權利要求1所述的氣動肌腱，其特征在于:所述二只相互嵌套滑動配合以形成內部直線運動導向裝置的零件，包圍有內部容腔;所述內部容腔相對封閉而形成氣容;所述氣容充入并保持有用于氣動肌腱伸長復位的壓縮氣體，形成復位氣體彈簧。
【專利摘要】現有氣動肌腱的關鍵元件，是由非剛性材料制造而成的編織膠管，需要外設直線運動導向與返程裝置，才能夠實現直線運動輸出與自動復位，不僅造成總體裝置的結構很不緊湊，而且綜合制造成本高。此外，現有的氣動肌腱，在相同內徑、行程與額定壓力的情況下，耗能高達相應氣缸的4倍以上。本發明采用內置直線運動導向裝置，與利用壓縮彈簧形成彈性勢能構成自動復位裝置，以及利用內部氣容構成壓力勢能自動復位裝置，設計出了兩種能夠輸出直線運動且自動復位的節能型氣動肌腱。新型的氣動肌腱，節能環保，總體結構緊湊，綜合制造成本低，功能完善，應用范圍廣。
【IPC分類】F15B15/10, F15B15/20
【公開號】CN105673606
【申請號】CN201610261792
【發明人】鐘康民, 竇云霞
【申請人】蘇州普來可瑞機電技術有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月26日