多弹簧薄膜式直行程气动执行器及控制系统

技术领域

本发明涉及气动执行器技术领域，具体为多弹簧薄膜式直行程气动执行器及控制系统。

背景技术

目前，现有用于启闭阀门的执行机构大多为电动执行器，其受电源供电限制，无法在无供电工况下使用，从而给人们带来诸多不便；因此，直行程气动执行器都是配置有手动控制功能，方便无法供电的情况下进行使用。

现有的多弹簧薄膜式直行程气动执行器，考虑到可能会发生无法供电的情况，大多数直行程气动执行器配置有手动控制功能，但现有的手动控制功能操作较为繁琐，而且不能定量控制挤压气体进入气缸量的多少，对此我们提出了多弹簧薄膜式直行程气动执行器及控制系统来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了多弹簧薄膜式直行程气动执行器及控制系统，解决了背景技术中所提及的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：多弹簧薄膜式直行程气动执行器，包括执行器本体，所述执行器本体的顶部设置有下模盖，所述下模盖的顶部设置有上模盖，所述上模盖与下模盖之间通过两个外六角螺栓和螺母配合拧紧，所述上模盖的顶部安装有上支撑座，所述上支撑座的顶部转动连接有手轮，所述上模盖的顶壁安装有下支撑座，所述手轮的内部设置有拉杆，所述拉杆的底端贯穿上支撑座并延伸至下支撑座的内部，所述拉杆与上支撑座之间安装有轴承，所述拉杆的底端贯穿轴承并延伸至轴承的外部，所述下模盖的底壁固定有托盘，所述托盘顶部的两侧以及上模盖顶壁的两侧均固定有弹簧一，所述下支撑座的底部与托盘的顶部之间固定有垫块，所述执行器本体的内部安装有推管，所述推管的顶端贯穿执行器本体、托盘、垫块并延伸至下支撑座的内部，所述推管的下方设置有行程手动控制机构，所述执行器本体的一侧固定有安装箱，所述安装箱的内部设置有限位组件。

优选的，所述行程手动控制机构包括螺纹连接在推管内表面的螺纹杆，所述螺纹杆的底端贯穿推管并延伸至推管的外部，所述螺纹杆的外表面固定有锥齿轮一，所述螺纹杆的下方设置有连接块，所述连接块的顶部与螺纹杆的底端转动连接。

优选的，所述连接块的底部固定有推板，所述推板的侧表面与执行器本体的内壁滑动连接，所述执行器本体的一侧贯穿开设有滑槽，所述推板顶部的一侧固定有杆座，所述杆座的内表面转动连接有转杆，所述转杆的两端均贯穿杆座并延伸至杆座的外部，所述杆座的一端固定有锥齿轮二，所述锥齿轮二与锥齿轮一啮合。

优选的，所述转杆的另一端贯穿滑槽并延伸至执行器本体的外部，所述转杆的外表面与滑槽的内表面滑动连接，所述转杆的另一端固定有转动块。

优选的，所述限位组件包括固定在安装箱内壁之间的隔板，所述安装箱的一侧滑动连接有两个锁杆，两个所述锁杆的一端均贯穿安装箱和执行器本体并延伸至执行器本体的内部，两个所述锁杆的另一端均固定有拉环，两个所述锁杆的外表面均固定有滑板。

优选的，两个所述滑板的相对侧均与隔板的顶部和底部滑动连接，两个所述滑板相远离的一侧均与安装箱的内壁滑动连接，两个所述锁杆的外表面均套设有弹簧二，两个所述弹簧二的一端均与滑板的一侧固定，两个所述弹簧二的另一端均与安装箱内壁的一侧固定，两个所述锁杆的一端均设置有斜面，所述推板的底部均与两个锁杆的斜面接触挤压，两个所述锁杆之间通过固定座并联固定，相邻所述安装箱之间设置有快速拆装组件。

优选的，所述快速拆装组件包括开设在其中一个安装箱底部的T型槽，另一个所述安装箱的顶部固定有T型块，所述T型块的一侧贯穿T型槽并延伸至T型槽的内部，所述T型块的外表面与T型槽的内表面滑动连接。

本发明还公开了多弹簧薄膜式直行程气动执行器的控制系统，具体包括以下步骤：

步骤一、设置传感器：传感器用于测量执行器的位置、速度和力等参数，并将其转化为电信号；

步骤二、控制算法：通过对传感器信号进行处理和分析，计算出控制执行器运动所需的气压和弹簧力等参数；

步骤三、控制单元：控制单元包括微处理器、逻辑电路和存储器等，用于执行控制算法，并生成相应的控制信号；

步骤四、驱动阀门：根据控制信号的输出，控制气源的开关，调节气压和气流量，实现对执行器的控制；

步骤五、执行器状态反馈：通过传感器反馈执行器的实际状态，用于校正和调整控制算法，提高控制的准确性和稳定性。

有益效果

本发明提供了多弹簧薄膜式直行程气动执行器及控制系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该多弹簧薄膜式直行程气动执行器及控制系统，通过行程手动控制机构的设置，实现了执行器无法供电时，手动进行操作控制，通过正反转转动块即可实现推板的上下移动，进一步控制挤压气体进入气缸量的多少，操作简单，灵活性高。

(2)、该多弹簧薄膜式直行程气动执行器及控制系统，在推板向下挤压气体的过程中，气体会有反向作用力推动推板向上运动的趋势，此时推板会带动螺纹杆有向上运动的趋势，此时螺纹杆的螺纹会与推管的内表面产生磨损，久而久之会影响螺纹杆的使用，通过限位组件的设置，利用锁杆对推板进行锁紧，有效减少了推板向上运动时对螺纹杆产生磨损，延长了螺纹杆的使用寿命，同时多个锁杆之间的距离是固定的，由此可以判断并计算出挤压进气缸中的气体量。

(3)、该多弹簧薄膜式直行程气动执行器及控制系统，通过传感器和控制算法，实现对执行器位置的精确控制，满足高精度应用的需求；控制系统的高速控制算法和驱动阀门的快速响应能力，使得执行器能够快速响应控制指令；控制系统支持多种控制模式，如位置控制、速度控制和力控制等，适应不同应用场景的需求。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明图1中A处的局部放大图；

图3为本发明的推板运动行程示意图一；

图4为本发明的推板运动行程示意图二；

图5为本发明的两个安装箱拼接状态图示意图；

图6为本发明的控制系统流程图。

图中：1、执行器本体；2、下模盖；3、上模盖；4、外六角螺栓；5、螺母；6、上支撑座；7、手轮；8、下支撑座；9、拉杆；10、轴承；11、托盘；12、弹簧一；13、垫块；14、推管；15、行程手动控制机构；16、安装箱；17、限位组件；18、快速拆装组件；151、螺纹杆；152、锥齿轮一；153、连接块；154、推板；155、滑槽；156、杆座；157、转杆；158、锥齿轮二；159、转动块；171、隔板；172、锁杆；173、拉环；174、滑板；175、弹簧二；176、斜面；177、固定座；181、T型槽；182、T型块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供三种技术方案，具体包括以下实施例：

实施例1

请参阅图1、图3和图4，多弹簧薄膜式直行程气动执行器，包括执行器本体1，执行器本体1的顶部设置有下模盖2，下模盖2的顶部设置有上模盖3，上模盖3与下模盖2之间通过两个外六角螺栓4和螺母5配合拧紧，上模盖3的顶部安装有上支撑座6，上支撑座6的顶部转动连接有手轮7，上模盖3的顶壁安装有下支撑座8，手轮7的内部设置有拉杆9，拉杆9与外部驱动阀门连接，控制单元可控制驱动阀门对拉杆9的下压，拉杆9的底端贯穿上支撑座6并延伸至下支撑座8的内部，拉杆9与上支撑座6之间安装有轴承10，拉杆9的底端贯穿轴承10并延伸至轴承10的外部，下模盖2的底壁固定有托盘11，托盘11顶部的两侧以及上模盖3顶壁的两侧均固定有弹簧一12，下支撑座8的底部与托盘11的顶部之间固定有垫块13，执行器本体1的内部安装有推管14，推管14的顶端贯穿执行器本体1、托盘11、垫块13并延伸至下支撑座8的内部，推管14的下方设置有行程手动控制机构15，执行器本体1的一侧固定有安装箱16，安装箱16的内部设置有限位组件17。

行程手动控制机构15包括螺纹连接在推管14内表面的螺纹杆151，螺纹杆151的底端贯穿推管14并延伸至推管14的外部，螺纹杆151的外表面固定有锥齿轮一152，螺纹杆151的下方设置有连接块153，连接块153的顶部与螺纹杆151的底端转动连接。

连接块153的底部固定有推板154，推板154的侧表面与执行器本体1的内壁滑动连接，执行器本体1的一侧贯穿开设有滑槽155，推板154顶部的一侧固定有杆座156，杆座156的内表面转动连接有转杆157，转杆157的两端均贯穿杆座156并延伸至杆座156的外部，杆座156的一端固定有锥齿轮二158，锥齿轮二158与锥齿轮一152啮合。

转杆157的另一端贯穿滑槽155并延伸至执行器本体1的外部，转杆157的外表面与滑槽155的内表面滑动连接，转杆157的另一端固定有转动块159，通过行程手动控制机构15的设置，实现了执行器无法供电时，手动进行操作控制，通过正反转转动块159即可实现推板154的上下移动，进一步控制挤压气体进入气缸量的多少，操作简单，灵活性高。

实施例2

在实施例1的基础上，参见图2和图5所示，限位组件17包括固定在安装箱16内壁之间的隔板171，安装箱16的一侧滑动连接有两个锁杆172，两个锁杆172的一端均贯穿安装箱16和执行器本体1并延伸至执行器本体1的内部，两个锁杆172的另一端均固定有拉环173，两个锁杆172的外表面均固定有滑板174。

两个滑板174的相对侧均与隔板171的顶部和底部滑动连接，两个滑板174相远离的一侧均与安装箱16的内壁滑动连接，两个锁杆172的外表面均套设有弹簧二175，两个弹簧二175的一端均与滑板174的一侧固定，两个弹簧二175的另一端均与安装箱16内壁的一侧固定，两个锁杆172的一端均设置有斜面176，推板154的底部均与两个锁杆172的斜面176接触挤压，两个锁杆172之间通过固定座177并联固定，相邻安装箱16之间设置有快速拆装组件18，在推板154向下挤压气体的过程中，气体会有反向作用力推动推板154向上运动的趋势，此时推板154会带动螺纹杆151有向上运动的趋势，此时螺纹杆151的螺纹会与推管14的内表面产生磨损，久而久之会影响螺纹杆151的使用，通过限位组件17的设置，利用锁杆172对推板154进行锁紧，有效减少了推板154向上运动时对螺纹杆151产生磨损，延长了螺纹杆151的使用寿命，同时多个锁杆172之间的距离是固定的，由此可以判断并计算出挤压进气缸中的气体量。

快速拆装组件18包括开设在其中一个安装箱16底部的T型槽181，另一个安装箱16的顶部固定有T型块182，T型块182的一侧贯穿T型槽181并延伸至T型槽181的内部，T型块182的外表面与T型槽181的内表面滑动连接，通过快速拆装组件18的设置，实现了两个安装箱16之间的快速拆装，在需要加设锁杆172时，可进行快速加装，加设锁杆172后可通过多个锁杆确认进气量的多少，满足计算进气量的需求。

实施例3

将实施例1和实施例2结合得到本实施例，参见图6所示，本发明还公开了多弹簧薄膜式直行程气动执行器的控制系统，具体包括以下步骤：

步骤一、设置传感器：传感器用于测量执行器的位置、速度和力等参数，并将其转化为电信号；

步骤二、控制算法：通过对传感器信号进行处理和分析，计算出控制执行器运动所需的气压和弹簧力等参数；

步骤三、控制单元：控制单元包括微处理器、逻辑电路和存储器等，用于执行控制算法，并生成相应的控制信号；

步骤四、驱动阀门：根据控制信号的输出，控制气源的开关，调节气压和气流量，实现对执行器的控制；

步骤五、执行器状态反馈：通过传感器反馈执行器的实际状态，用于校正和调整控制算法，提高控制的准确性和稳定性。

通过传感器和控制算法，实现对执行器位置的精确控制，满足高精度应用的需求；控制系统的高速控制算法和驱动阀门的快速响应能力，使得执行器能够快速响应控制指令；控制系统支持多种控制模式，如位置控制、速度控制和力控制等，适应不同应用场景的需求。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

工作时，当执行器无法供电时，启动手动控制模式，通过转动转动块159，使得转动块159带动转杆157转动，同时转杆157带动锥齿轮二158转动，同时锥齿轮二158带动锥齿轮一152转动，同时锥齿轮一152带动螺纹杆151转动，同时螺纹杆151带动沿着推管14的内表面向下移动，同时螺纹杆151带动连接块153和推板154向下移动，同时推板154带动杆座156、转杆157、锥齿轮二158和转动块159整体向下移动，同时转杆157沿着滑槽155的内表面向下滑动，进一步推板154将气体执行器本体1中的气体挤入气缸，当推板154向下移动与锁杆172的斜面接触时，推板154带动锁杆172向右滑动，同时锁杆172带动滑板174向右滑动，同时滑板174挤压压缩弹簧二175，当推板174的顶部移动至不与锁杆172接触后，此时压缩的弹簧二175向左复位，最终带动锁杆172向左移动，此时锁杆172的底部与推板154的顶部接触，实现对推板154的限位锁紧。

以上对发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。