气缸等速运动控制装置的制作方法

本发明涉及健身器材，具体讲的是一种气缸等速运动控制装置。

背景技术：

1、气缸是一种线性制动器，通过在气缸内部产生压力差，使活塞在气缸内做往复运动，进而驱动推杆移动，以向负载提供力。

2、气缸通常包括缸体、储气罐、排气阀和换向阀，缸体内滑动连接有活塞，缸体两端设有与其内腔相连通的进气口和排气口，进气口、排气口、排气阀和储气罐分别通过气管与换向阀连接。第一状态下，气缸的进气口与储气罐连通，排气口与排气阀连通；第二状态下，气缸的进气口与排气阀连通，排气口与储气罐连通；换向阀的作用是让气缸在第一状态与第二状态之间切换，从而切换气路。通过储气罐供气及排气阀排气，使气缸内活塞的两侧产生压力差，此时活塞向压力低的一侧滑动，进而带动推杆移动，推杆的速度取决于整个气路系统的排气速率，且两者呈正相关。

3、气缸是通过储气罐内的压缩空气来传递动力，当排气速率固定的情况下(排除摩擦等外界因素)，气缸内活塞两侧会形成稳定的压力差，从而使推杆达到匀速运动。然而，由于气罐内的气压会随着气体的流入/流出产生波动，以及气缸摩擦等外界因素的影响，气缸内活塞两侧的压力差会产生波动，进而导致推杆的移动速度产生波动，难以做到等速运动(即匀速运动)，无法满足高要求设备的动力输出。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服以上现有技术的缺陷，提供一种能够使气缸的推杆等速运动的控制装置。

2、本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的气缸等速运动控制装置：包括气缸、控制器、排气电磁阀组、储气单元和换向电磁阀；所述气缸上设有进气口和排气口，所述进气口、排气口、排气电磁阀组和储气单元分别通过气管与换向电磁阀连接；

3、第一状态下，气缸的进气口与储气单元连通，排气口与排气电磁阀组连通；第二状态下，气缸的进气口与排气电磁阀组连通，排气口与储气单元连通；所述储气单元用于向气缸供气，所述排气电磁阀组用于控制气缸的排气速率，所述换向电磁阀用于使气缸在第一状态与第二状态之间切换；

4、所述控制器分别与排气电磁阀组、换向电磁阀电性连接，用于控制排气电磁阀组的排气速率，以及换向电磁阀的气路切换。

5、采用以上结构后，本发明的气缸等速运动控制装置与现有技术相比，具有以下优点：

6、通过控制器控制排气电磁阀组内电磁阀的开关，使其以合适的排气速度排气，从而实现推杆的等速运动。

7、作为优选，还包括拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器和气缸固定连接在一底座上，且拉绳位移传感器上拉绳的自由端与气缸的推杆连接，用于检测推杆的运动速度；所述拉绳位移传感器与所述控制器电性连接，用于将检测到的信号传输至控制器，所述控制器根据接收到的信号控制排气电磁阀组的排气速率。

8、拉绳位移传感器与气缸的推杆连接，可以实时检测推杆的位移值，并将检测到的信号传输至控制器，控制器根据接收到的信号计算排气电磁阀组的占空比调节量，实时调节排气速度，保证推杆的等速运动。

9、作为优选，所述排气电磁阀组包括多个并联的高频电磁阀，多个高频电磁阀均与控制器电性连接。

10、作为优选，所述高频电磁阀为五个，且五个高频电磁阀的排气通道的截面面积比为1:1:2:4:8。

11、五个高频电磁阀分别为四个档位阀和一个精度调节阀，它们的通道截面积比为8:4:2:1:1；其中，排气电磁阀组的占空比是指当前打开的高频电磁阀的通道截面积之和与最大通道截面积之比，其与速度实际值呈正相关关系，决定了各电磁阀的输出状态。

12、作为优选，还包括人机界面，所述人机界面与控制器电性连接，用于向控制器输入控制指令。

13、通过人机界面设置速度设定值vs，并通过rs232通讯总线将vs传入控制器；拉绳位移传感器采样获取推杆的位移数据，并通过ad端口将位移数据传入控制器；通过do输出口打开换向电磁阀和排气电磁阀组(即高频电磁阀组)，推杆开始运动；控制器计算推杆的速度vr，并与vs进行比较，经速度控制算法后调节排气电磁阀组输出占空比duty，排气电磁阀组输出占空比duty控制气路系统的排气速率，如此循环，从而使vr最终稳定在vs附近，实现目标速度的控制。

14、作为优选，所述储气单元为储气罐，所述储气罐上设有气压传感器和泄压阀，所述气压传感器用于检测储气罐内的气压，所述泄压阀用于防止储气罐内的气压超过预设数值，以保证储气罐的气压安全。

15、作为优选，所述储气罐与气站连接，用于向储气罐供气。在储气罐气压低于0.7mpa时，气站会自动补气以保证推杆气缸1进气端的气压高于0.7mpa。

16、作为优选，所述换向电磁阀为三位五通电磁阀，所述排气电磁阀组通过两根气管与三位五通电磁阀连接。

技术特征：

1.一种气缸等速运动控制装置，其特征在于：包括气缸(1)、控制器(2)、排气电磁阀组(3)、储气单元(4)和换向电磁阀(5)；所述气缸(1)上设有进气口(11)和排气口(12)，所述进气口(11)、排气口(12)、排气电磁阀组(3)和储气单元(4)分别通过气管与换向电磁阀(5)连接；

2.根据权利要求1所述的气缸等速运动控制装置，其特征在于：还包括拉绳位移传感器(6)，所述拉绳位移传感器(6)和气缸(1)固定连接在一底座上，且拉绳位移传感器(6)上拉绳的自由端与气缸(1)的推杆(13)连接，用于检测推杆(13)的运动速度；所述拉绳位移传感器(6)与所述控制器(2)电性连接，用于将检测到的信号传输至控制器(2)，所述控制器(2)根据接收到的信号控制排气电磁阀组(3)的排气速率。

3.根据权利要求2所述的气缸等速运动控制装置，其特征在于：所述排气电磁阀组(3)包括多个并联的高频电磁阀(31)，多个高频电磁阀(31)均与控制器(2)电性连接。

4.根据权利要求3所述的气缸等速运动控制装置，其特征在于：所述高频电磁阀(31)为五个，且五个高频电磁阀(31)的排气通道的截面面积比为1:1:2:4:8。

5.根据权利要求1所述的气缸等速运动控制装置，其特征在于：还包括人机界面(7)，所述人机界面(7)与控制器(2)电性连接，用于向控制器(2)输入控制指令。

6.根据权利要求1所述的气缸等速运动控制装置，其特征在于：所述储气单元(4)为储气罐，所述储气罐上设有气压传感器(41)和泄压阀(42)，所述气压传感器(41)用于检测储气罐内的气压，所述泄压阀(42)用于防止储气罐内的气压超过预设数值，以保证储气罐的气压安全。

7.根据权利要求6所述的气缸等速运动控制装置，其特征在于：所述储气罐与气站(8)连接，用于向储气罐供气。

8.根据权利要求1所述的气缸等速运动控制装置，其特征在于：所述换向电磁阀(5)为三位五通电磁阀，所述排气电磁阀组(3)通过两根气管与三位五通电磁阀连接。

技术总结本发明提供一种具有以下结构的气缸等速运动控制装置：包括气缸、控制器、排气电磁阀组、储气单元和换向电磁阀；气缸上设有进气口和排气口，进气口、排气口、排气电磁阀组和储气单元分别与换向电磁阀连接；第一状态下，气缸的进气口与储气单元连通，排气口与排气电磁阀组连通；第二状态下，气缸的进气口与排气电磁阀组连通，排气口与储气单元连通；储气单元用于向气缸供气，排气电磁阀组用于控制气缸的排气速率，换向电磁阀用于使气缸在第一状态与第二状态之间切换；控制器分别与排气电磁阀组、换向电磁阀电性连接，用于控制换向电磁阀的气路切换，以及排气电磁阀组的排气速率，使其以合适的排气速度排气，从而实现推杆的等速运动。技术研发人员：郑旭,陈甬受保护的技术使用者：宁波易力加运动科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/17