阅读说明：本技术 一种新型柔性气磁驱动执行器 (Novel flexible air-magnetic driving actuator ) 是由 李小宁 张亮 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型柔性气磁驱动执行器,包括柔性气缸、气缸滑动台和多个缸形固定装置,柔性气缸包括柔性气缸缸体和位于其内的气缸活塞,气缸活塞包括活塞套、活塞密封圈和活塞内磁体,活塞密封圈设置在活塞套外部且与柔性气缸缸体内壁面接触；气缸滑动台包括滑动台主体、多个滚珠和外磁体,滑动台主体设置于柔性气缸缸体的外部,外磁体卡接在滑动台主体与柔性气缸缸体外表面之间,滚珠位于滑动台主体的滚珠槽内且与性气缸缸体外表面接触,滑动台主体的下部开设有设备安装孔。本发明多个缸形固定装置的配合使气缸形状变化为需要的缸形,应用气压传动和磁力作用,通过柔性气缸缸体形状的变化,能够实现末端执行器在不同曲线轨迹上的运动。(The invention discloses a novel flexible air-magnetic driving actuator which comprises a flexible air cylinder, an air cylinder sliding table and a plurality of cylinder-shaped fixing devices, wherein the flexible air cylinder comprises a flexible air cylinder body and an air cylinder piston positioned in the flexible air cylinder body; the cylinder sliding table comprises a sliding table main body, a plurality of balls and an outer magnet, the sliding table main body is arranged outside the flexible cylinder body, the outer magnet is clamped between the sliding table main body and the outer surface of the flexible cylinder body, the balls are located in ball grooves of the sliding table main body and are in contact with the outer surface of the flexible cylinder body, and equipment mounting holes are formed in the lower portion of the sliding table main body. The cylinder shape is changed into a required cylinder shape by the cooperation of the plurality of cylinder shape fixing devices, and the end effector can move on different curve tracks by applying pneumatic transmission and magnetic force action and changing the shape of the flexible cylinder body.)

一种新型柔性气磁驱动执行器

技术领域

本发明属于气压传动领域，特别是一种新型柔性气磁驱动执行器。

背景技术

目前，工业生产中点对点物料输送领域中，气动电动执行器应用较为广泛，气动执行器使用最多的是直线气缸和摆动气缸，能够实现带动负载在直线和圆弧轨迹上运动，而在某些应用场合，需要执行器实现非圆非直线的运动轨迹，如工业机械手涂胶的场景，涂胶轨迹有一定弧线，目前工业上实现这样的轨迹运动，是使用步进电机和电动执行缸对弧线的拟合实现这样的轨迹运动。然而目前实现这样动作的机构成本较高，装置复杂性也较高。

中国专利201520916657.2公布了一种新型柔性无杆气缸，气缸内设计了球形磁性活塞，气缸外设计了通过滑轮定位的运动部件。此柔性气缸虽然实现了柔性缸体和滑动台曲线运行，但气缸活塞采用球型磁体，与配对滑台的磁铁的磁力耦合较小，磁体间产生的磁力比较小，活塞外部使用橡胶层，与柔性气缸内壁摩擦较大。另外缸体形状没有进行调节和固定，运动部件的运动轨迹不能受到控制；驱动滑台只能置于气缸上面使用，不能在气缸下方带动执行器工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种末端执行器可以沿曲线轨迹运动新型气磁驱动执行器。

本发明实现目的的解决方案是：一种新型柔性气磁驱动执行器，包括柔性气缸、气缸滑动台和多个缸形固定装置三个部分，所述柔性气缸包括柔性气缸缸体和位于所述柔性气缸缸体内的气缸活塞，所述气缸活塞包括活塞套、活塞密封圈和活塞内磁体，所述活塞密封圈设置在活塞套外部且所述活塞密封圈与柔性气缸缸体内壁面接触，所述活塞内磁体设置于活塞套内；

所述气缸滑动台包括滑动台主体、多个滚珠和外磁体，所述滑动台主体设置于柔性气缸缸体的外部，所述外磁体卡接在滑动台主体的中部表面凹槽内并位于滑动台主体与柔性气缸缸体外表面之间，多个滚珠位于滑动台主体两侧上部表面的滚珠槽内且多个滚珠均与性气缸缸体外表面接触，所述滑动台主体的下部开设有设备安装孔；

每个所述缸形固定装置包括固定支架、两个安装垫片和限位片，所述固定支架包括上部连接板和位于上部连接板下部的下部固定板，所述下部固定板的下表面与柔性气缸缸体的外壁面接触配合，所述限位片绕过柔性气缸缸体外表面并与所述下部固定板的两个侧面贴合，所述两个安装垫片分别位于下部固定板的两个侧面的限位片的外侧并将限位片与下部固定板的两个侧面压紧固定。

进一步地，所述气缸活塞的前端面与侧面的连接处为弧形过度面，后端面与侧面的连接处为弧形过度面。

进一步地，所述滑动台主体包括对称连接的左滑动台主体和右滑动台主体，所述左滑动台主体和右滑动台主体的底面均开设有设备安装槽，所述设备安装孔穿过设备安装槽设置。

进一步地，所述上部连接板与下部固定板一体连接。

进一步地，所述固定支架上设置有多个自其下表面贯穿至上表面的阶梯孔。

进一步地，每个所述缸形固定装置设置有从一个安装垫片的表面贯穿限位片和下部固定板至另一个安装垫片表面的限位片固定安装孔。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明采用内外磁瓦的设计方式，内磁体紧贴于缸壁内侧，外磁体紧贴于缸壁外侧，实现内部活塞和外部滑动台的同步运动，内磁体与外磁体能够实现近距离接触，显著提高了滑动台运动的驱动力；

(2)本发明采用薄型限位片将缸体固定在支架上，通过设置多个缸形固定装置，能够实现柔性气缸弯曲形状的变化，从而能够使末端执行器按照需要的轨迹运动，提高了本发明执行器的适应能力、扩大了应用范围；

(3)本发明采用设置有滚珠的滑动台，减少了滑动台与柔性气缸缸体的运动摩擦并且更好地便于实现滑动台运动转向的操作；

(4)本发明滑动台主体底部通过设备安装孔和设备安装槽能够实现与末端执行器(例如直线气缸和真空吸盘)的连接从而能够通过末端执行器实现工件提起、运输、放下等一系列操作。

附图说明

图1是本发明新型柔性气磁驱动执行器整体结构示意图。

图2是本发明活塞和柔性气缸缸体剖视图。

图3是本发明滑动台剖视图。

图4是本发明柔性气缸缸形固定装置剖视图。

图5是本发明固定支架结构示意图。

具体实施方式

如图1-4所示，一种新型柔性气磁驱动执行器，包括柔性气缸、气缸滑动台和多个缸形固定装置三个部分，所述柔性气缸包括柔性气缸缸体1和位于所述柔性气缸缸体1内的气缸活塞2，所述气缸活塞2包括活塞套3、活塞密封圈4和活塞内磁体5，所述活塞密封圈4设置在活塞套3外部且所述活塞密封圈4与柔性气缸缸体1内壁面接触，所述活塞内磁体5设置于活塞套3内；

所述气缸滑动台包括滑动台主体8、多个滚珠6和外磁体7，所述滑动台主体8设置于柔性气缸缸体1的外部，所述外磁体7卡接在滑动台主体8的中部表面凹槽内并位于滑动台主体8与柔性气缸缸体1外表面之间，多个滚珠6位于滑动台主体8两侧上部表面的滚珠槽内且多个滚珠6均与性气缸缸体1外表面接触，所述滑动台主体8的下部开设有设备安装孔9；

每个所述缸形固定装置包括固定支架11、两个安装垫片13和限位片14，所述固定支架11包括上部连接板11-1和位于上部连接板11-1下部的下部固定板11-2，所述下部固定板11-2的下表面与柔性气缸缸体1的外壁面接触配合，所述限位片14绕过柔性气缸缸体1外表面并与所述下部固定板11-2的两个侧面贴合(如图4中包覆于柔性气缸缸体1外表面至下部固定板11-2的两个侧面的黑色粗线条)，所述两个安装垫片13分别位于下部固定板11-2的两个侧面的限位片14的外侧并将限位片14与下部固定板11-2的两个侧面压紧固定。

进一步的，结合图2，所述气缸活塞2的前端面与侧面的连接处为弧形过度面，后端面与侧面的连接处为弧形过度面。

进一步地，结合图3，所述滑动台主体8包括对称连接的左滑动台主体8-1和右滑动台主体8-2，所述左滑动台主体8-1和右滑动台主体8-2的底面均开设有设备安装槽10，所述设备安装孔9穿过设备安装槽10设置。

进一步地，结合图4，所述上部连接板11-1与下部固定板11-2一体连接。

进一步地，结合图5，所述固定支架11上设置有多个自其下表面贯穿至上表面的阶梯孔12，使用螺栓能够将所述固定支架11通过阶梯孔12安装在导轨上的滑动块上。

进一步地，结合图4，每个所述缸形固定装置设置有从一个安装垫片13的表面贯穿限位片14和下部固定板11-2至另一个安装垫片13表面的限位片固定安装孔，限位片14将固定支架和缸体包裹，并通过安装垫片13和螺栓安装在固定支架上。

工作原理：

首先多组缸形固定装置将柔性气缸缸体1限定出需要的形状(例如S形等)，并将柔性气缸缸形固定。给气缸通入压缩空气，在气压的作用下，气缸活塞2沿柔性气缸缸体1运动，内磁体5和外磁体7之间产生相互作用，在磁力作用下，滑动台8被外磁体7带动与活塞2做同步运动。当气缸曲率发生改变的时候，活塞2前后端处的弧形面可以实现顺利转向，同时，气缸外部滑动台顶部的滚珠拥有较大的运动空间，在滑动台进行转向的时候，部分珠子被缸壁挤压，自动贴合缸体弧度曲线，使得滑动台顺利进行转向，实现柔性气缸的顺利运行。

以工业生产中的胶枪涂胶为例说明本发明的具体使用，若需要的涂胶轨迹为弧线，可以使用本发明直接实现弧形轨迹的涂胶操作，滑动台主体8底部通过设备安装孔9和设备安装槽10连接直线气缸和胶枪，若需要完成特定轨迹的涂胶操作，则通过多组缸形固定装置的推拉操作，将柔性气缸缸体1弯曲成需要的曲线轨迹，向直线气缸中通入压缩气体使直线气缸伸出，胶枪喷胶口与工件上表面接触，涂胶开始，此时向柔性气缸缸体1一端通入压缩气体，气缸活塞2带动气缸外部滑动台以及加载的直线气缸和胶枪一起沿着曲线轨迹运动，涂胶完成后，直线气缸带动胶枪缩回，离开工件表面。使用柔性气缸缸体1实现曲线轨迹涂胶过程操作简单，能快速有效地完成特定操作轨迹的任务。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。