動作轉換裝置改進方案

苗壯

摘 要：本裝置的設計解決了直行程氣缸能實現將直線位移轉換成角位移。其轉換裝置主要由凸輪板，支架，聯軸節，動作轉換單元組成。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。該動作轉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，凸輪板驅動轉換單元內部轉換機構，進而轉換成轉換單元輸出軸的角位移。

關鍵詞：動作轉換單元；凸輪板；反饋連接板；直行程氣缸；直線位移轉換成角位移

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備來調節氣缸的輸出行程，這些儀表控制設備的檢測單元通常基于旋轉電位器設計，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。而目前關于直行程氣缸上所配套的反饋機構一般由鉸鏈，連桿及搖臂組成轉換機構，將氣缸活塞桿的直線位移轉換成角位移輸出到控制設備。種轉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，且需要調整連桿的長度），而且隨著氣缸行程的變大，其反饋機構中的搖臂和反饋連接板的尺寸也會相應的變化，最終使得反饋機構整體尺寸變大，這樣會受到現場安裝空間的限制，并且此類轉反饋連桿機構的線性受氣缸行程變化的影響較大，最終影響到控制設備的控制精度。

2 動作轉換裝置發明內容及目的

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，突破現有的應用方案，設計了一種新型轉換裝置，該裝置所采用的技術方案是：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；轉換單元內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；轉換單元將凸輪板的直線行程轉換成0～90°的角行程。

3 方案的應用

動作轉換器的轉換過程及應用如下：首先將凸輪板插入動作轉換單元，轉動聯軸節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，凸輪板上的溝槽驅動動作轉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，長臂轉動帶動短臂以輸出軸為軸心半徑為R2轉動，在凸輪板由起點O運動到終點D時，長臂完成45°角的轉動。根據圓周角定理：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系，可得短臂可完成90°角的轉動，進而將氣缸活塞桿的直線位移轉換成輸出軸的角位移（0～90°）輸出。

4 方案的改進

上述動作轉換裝置通過在現場的使用，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）原有動作轉換器轉換為45°兩級傳動，即凸輪板全行程情況下，搖臂旋轉45°，再通過搖臂專遞90°信號給定位器；修改后動作轉換器為一級傳動，傳動角度為50°，傳動部分減少一搖臂及相關零件。同時因為較少一個搖臂，故動作轉換器整體高度減少約12mm。

5 方案的優勢

（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）結構簡單，緊湊。（3）與氣缸配套使用時安裝簡單，節省安裝空間。

6 結束語

以上是動作轉換裝置改進方案的具體內容，在氣動執行機構領域中應用廣泛，此方案突破現有的應用方案，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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