苗壯

摘 要：本裝置的設(shè)計(jì)解決了直行程氣缸能實(shí)現(xiàn)將直線位移轉(zhuǎn)換成角位移。其轉(zhuǎn)換裝置主要由凸輪板，支架，聯(lián)軸節(jié)，動(dòng)作轉(zhuǎn)換單元組成。傳動(dòng)通過反饋連接板及連接絲桿與氣缸活塞桿的定位連接實(shí)現(xiàn)。該動(dòng)作轉(zhuǎn)換裝置配套在直行程氣缸上，氣缸的活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)凸輪板同步運(yùn)動(dòng)，凸輪板驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換單元內(nèi)部轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換單元輸出軸的角位移。

關(guān)鍵詞：動(dòng)作轉(zhuǎn)換單元；凸輪板；反饋連接板；直行程氣缸；直線位移轉(zhuǎn)換成角位移

1 鉸鏈?zhǔn)椒答佈b置

直行程氣缸常配置閥門定位器、位置變送器等控制設(shè)備來調(diào)節(jié)氣缸的輸出行程，這些儀表控制設(shè)備的檢測單元通?；谛D(zhuǎn)電位器設(shè)計(jì)，因此此類控制儀表通常檢測角度信號(hào)作為反饋完成對(duì)氣缸的控制。而目前關(guān)于直行程氣缸上所配套的反饋機(jī)構(gòu)一般由鉸鏈，連桿及搖臂組成轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，將氣缸活塞桿的直線位移轉(zhuǎn)換成角位移輸出到控制設(shè)備。種轉(zhuǎn)換形式存在如下缺點(diǎn)：安裝復(fù)雜（為保證線性，需要將氣缸活塞桿拉出到行程的50%，保證反饋搖臂處于其動(dòng)作軌跡的中點(diǎn)位置，之后通過鉸鏈連接反饋連接板與搖臂，且需要調(diào)整連桿的長度），而且隨著氣缸行程的變大，其反饋機(jī)構(gòu)中的搖臂和反饋連接板的尺寸也會(huì)相應(yīng)的變化，最終使得反饋機(jī)構(gòu)整體尺寸變大，這樣會(huì)受到現(xiàn)場安裝空間的限制，并且此類轉(zhuǎn)反饋連桿機(jī)構(gòu)的線性受氣缸行程變化的影響較大，最終影響到控制設(shè)備的控制精度。

2 動(dòng)作轉(zhuǎn)換裝置發(fā)明內(nèi)容及目的

為了解決鉸鏈?zhǔn)椒答佈b置的缺點(diǎn)，更加靈活滿足實(shí)際應(yīng)用情況，突破現(xiàn)有的應(yīng)用方案，設(shè)計(jì)了一種新型轉(zhuǎn)換裝置，該裝置所采用的技術(shù)方案是：凸輪板通過反饋連接板及連接件與氣缸活塞桿端定位連接；轉(zhuǎn)換單元內(nèi)部導(dǎo)向輪及耐磨墊保證凸輪板隨氣缸活塞桿同步平行運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)換單元將凸輪板的直線行程轉(zhuǎn)換成0～90°的角行程。

3 方案的應(yīng)用

動(dòng)作轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程及應(yīng)用如下：首先將凸輪板插入動(dòng)作轉(zhuǎn)換單元，轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸節(jié)使長臂上的小軸進(jìn)入凸輪板溝槽中，并使凸輪板運(yùn)動(dòng)位移L1到起點(diǎn)0位置，通過反饋連接板和連接絲桿與凸輪板連接，并將動(dòng)作轉(zhuǎn)換單元通過四個(gè)直徑為A的固定孔固定在直行程氣缸的拉桿上。通過支架連接位置變送器與動(dòng)作轉(zhuǎn)換單元的輸出軸。當(dāng)氣缸活塞桿由起始點(diǎn)0位置開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)凸輪板沿同一方向作同步直線運(yùn)動(dòng)，凸輪板上的溝槽驅(qū)動(dòng)動(dòng)作轉(zhuǎn)換單元中小軸沿著固定的斜率運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)長臂做以短軸為軸心半徑R1的轉(zhuǎn)動(dòng)。長臂上同樣加工有溝槽，短臂上的小軸處于長臂的溝槽之中，長臂轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)短臂以輸出軸為軸心半徑為R2轉(zhuǎn)動(dòng)，在凸輪板由起點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)D時(shí)，長臂完成45°角的轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)圓周角定理：同弧或等弧所對(duì)圓周角等于它所對(duì)圓心角的一半。由長臂和短臂之間的關(guān)系，可得短臂可完成90°角的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將氣缸活塞桿的直線位移轉(zhuǎn)換成輸出軸的角位移（0～90°）輸出。

4 方案的改進(jìn)

上述動(dòng)作轉(zhuǎn)換裝置通過在現(xiàn)場的使用，做出以下改進(jìn)：（1）原有凸輪板為整張長方形不銹鋼板，角度轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸在凸輪板斜槽中滑動(dòng)；修改后凸輪板為單斜邊式鍍鋅鐵板，角度轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸緊貼斜邊移動(dòng)。（2）原有凸輪板定位靠2個(gè)凸輪限位；修改后凸輪板定位靠2個(gè)凸輪及定位銷限位，凸輪板下方開有定位槽，下底板安裝有定位銷及凸輪。（3）原有動(dòng)作轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為45°兩級(jí)傳動(dòng)，即凸輪板全行程情況下，搖臂旋轉(zhuǎn)45°，再通過搖臂專遞90°信號(hào)給定位器；修改后動(dòng)作轉(zhuǎn)換器為一級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)角度為50°，傳動(dòng)部分減少一搖臂及相關(guān)零件。同時(shí)因?yàn)檩^少一個(gè)搖臂，故動(dòng)作轉(zhuǎn)換器整體高度減少約12mm。

5 方案的優(yōu)勢

（1）通用性能強(qiáng)，可適應(yīng)各種不同缸徑，不同行程的氣缸應(yīng)用，尤其是對(duì)于長行程氣缸的應(yīng)用。（2）結(jié)構(gòu)簡單，緊湊。（3）與氣缸配套使用時(shí)安裝簡單，節(jié)省安裝空間。

6 結(jié)束語

以上是動(dòng)作轉(zhuǎn)換裝置改進(jìn)方案的具體內(nèi)容，在氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，此方案突破現(xiàn)有的應(yīng)用方案，通用性能好，可配合使用不同行程的氣缸和不同品牌的智能定位器，使反饋精度提高。

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