苗壯

摘 要：本裝置的設(shè)計解決了直行程氣缸能實現(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)，動作轉(zhuǎn)換單元組成。傳動通過反饋連接板及連接絲桿與氣缸活塞桿的定位連接實現(xiàn)。該動作轉(zhuǎn)換裝置配套在直行程氣缸上，氣缸的活塞桿運動時帶動凸輪板同步運動，凸輪板驅(qū)動轉(zhuǎn)換單元內(nèi)部轉(zhuǎn)換機構(gòu)，進而轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換單元輸出軸的角位移。

關(guān)鍵詞：動作轉(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 鉸鏈式反饋裝置

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，因此此類控制儀表通常檢測角度信號作為反饋完成對氣缸的控制。而目前關(guān)于直行程氣缸上所配套的反饋機構(gòu)一般由鉸鏈，連桿及搖臂組成轉(zhuǎn)換機構(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：安裝復雜（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作軌跡的中點位置，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，其反饋機構(gòu)中的搖臂和反饋連接板的尺寸也會相應的變化，最終使得反饋機構(gòu)整體尺寸變大，這樣會受到現(xiàn)場安裝空間的限制，并且此類轉(zhuǎn)反饋連桿機構(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 動作轉(zhuǎn)換裝置發(fā)明內(nèi)容及目的

為了解決鉸鏈式反饋裝置的缺點，更加靈活滿足實際應用情況，突破現(xiàn)有的應用方案，設(shè)計了一種新型轉(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)部導向輪及耐磨墊保證凸輪板隨氣缸活塞桿同步平行運動；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 方案的應用

動作轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程及應用如下：首先將凸輪板插入動作轉(zhuǎn)換單元，轉(zhuǎn)動聯(lián)軸節(jié)使長臂上的小軸進入凸輪板溝槽中，并使凸輪板運動位移L1到起點0位置，通過反饋連接板和連接絲桿與凸輪板連接，并將動作轉(zhuǎn)換單元通過四個直徑為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作轉(zhuǎn)換單元的輸出軸。當氣缸活塞桿由起始點0位置開始運動時，同時帶動凸輪板沿同一方向作同步直線運動，凸輪板上的溝槽驅(qū)動動作轉(zhuǎn)換單元中小軸沿著固定的斜率運動，進而帶動長臂做以短軸為軸心半徑R1的轉(zhuǎn)動。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)動帶動短臂以輸出軸為軸心半徑為R2轉(zhuǎn)動，在凸輪板由起點O運動到終點D時，長臂完成45°角的轉(zhuǎn)動。根據(jù)圓周角定理：同弧或等弧所對圓周角等于它所對圓心角的一半。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，進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

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

5 方案的優(yōu)勢

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

6 結(jié)束語

以上是動作轉(zhuǎn)換裝置改進方案的具體內(nèi)容，在氣動執(zhí)行機構(gòu)領(lǐng)域中應用廣泛，此方案突破現(xiàn)有的應用方案，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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