CN109185554B - 一种音圈驱动的微型柔性阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种音圈驱动的微型柔性阀。包括主动阀和随动阀两部分，上薄膜覆在主动阀上阀体的上表面，主动阀上下阀体之间设有下薄膜，主动阀上阀体开有水平通气管路和竖直阀孔，滑块安装在阀孔中上下滑动，滑块将通气管路截断为两部分，两部分经主动阀控制气路连通；主动阀下阀体开有阀腔，阀腔内安装有音圈凸台和线圈，磁钢在底部，线圈经导线接电源；随动阀上阀体开有水平气体通道，随动阀进出气口通过挤压通道连通气体，随动阀下阀体开有水平气体通路作为随动阀控制气路至挤压通道的正下方且贯通上顶面；随动阀控制气路与主动阀出气口相连。本发明与软体机器人有很好的兼容性，抵抗外部冲击强，提高了阀的适应性。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性阀，具体是涉及了一种音圈驱动的微型柔性阀，用于控制气动软体机器人的运动。
背景技术
近年传统的电磁阀采用金属材料制作，硬度较大，难以集成在软体机器人身上，且在环境恶劣的条件或者受到冲击之后，这些用硬材料制作的电磁阀容易损坏。针对以上问题，有必要研究一种新型的音圈驱动的微型柔性阀来解决这些问题。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种全新的音圈驱动的微型柔性阀，用于控制气动软体机器人的运动。
本发明所采用的技术方案是：
本发明包括主动阀和随动阀两部分，主动阀主要由主动阀上薄膜、主动阀上阀体、滑块、主动阀下薄膜、主动阀下阀体、音圈凸台、线圈和磁钢构成，主动阀上薄膜覆在主动阀上阀体的上表面，主动阀上阀体的下表面与主动阀下阀体的上表面之间设有主动阀下薄膜。
主动阀上阀体中部开有水平贯通的通气管路，主动阀上阀体垂直于通气管路开有竖直贯通的阀孔，滑块安装在阀孔中且与主动阀上薄膜和主动阀下薄膜直接接触，滑块沿主动阀上薄膜和主动阀下薄膜之间的阀孔上下滑动，滑块将通气管路截断为不连通的两部分，一部分作为主动阀进气口，另一部分作为主动阀出气口，滑块中部开有水平的管状通路作为主动阀控制气路，主动阀进气口经主动阀控制气路与主动阀出气口连通，从而实现气体流动；主动阀下阀体开有与主动阀上阀体阀孔同轴线的阀腔，阀腔内安装有音圈凸台和线圈，音圈凸台的上端面为凸台，凸台的顶端与主动阀下薄膜相接触，音圈凸台的下端固定连接有线圈，磁钢固定在主动阀下阀体的底部，线圈与磁钢仅接触，不固定连接，导线的一端与线圈相连，导线的另一端穿出主动阀下阀体连接外部电源。
随动阀主要由随动阀上阀体、随动阀下阀体和设在随动阀上阀体和随动阀下阀体之间的随动阀薄膜组成，随动阀上阀体的下部开有水平贯通的气体通道，气体通道包括位于两侧的进出气通道和位于中间的挤压通道，两侧的进出气通道其中一个作为随动阀进气口，另一个作为随动阀出气口，挤压通道贯通到随动阀上阀体的下底面，随动阀进气口与随动阀出气口通过挤压通道连通气体，随动阀下阀体的上部开有水平非贯通的气体通路作为随动阀控制气路，随动阀控制气路与主动阀出气口相连；随动阀控制气路延伸至挤压通道的正下方并且贯通到随动阀下阀体的上顶面；通过主动阀和随动阀两级控制，从而实现用电压控制低压大流量气体的微型柔性阀结构。
导线不连通外部电源时，主动阀控制气路连通主动阀进气口和主动阀出气口，主动阀进气口的气体流经主动阀控制气路、主动阀出气口、随动阀控制气路，使随动阀控制气路对应位置的随动阀薄膜膨胀变形，挤压通道被封闭，从而关闭随动阀进气口和随动阀出气口的连接；导线连通外部电源时，线圈和磁钢之间产生排斥力，推动线圈和音圈凸台向上运动，从而挤压主动阀下薄膜变形向上凸起，使滑块向上运动，继而使主动阀上薄膜向上凸起，主动阀控制气路和主动阀进气口、主动阀出气口的连接断开，主动阀出气口的压力开始下降，从而使随动阀控制气路的压力一起下降，随动阀薄膜由膨胀状态恢复为初始形状，随动阀进气口和随动阀出气口连通。
优选的，主动阀进气口通入的气体压力较大、流量较小，随动阀进气口通入的气体压力较小、流量较大。
优选的，微型柔性阀采用柔性材料制作：主动阀上薄膜、主动阀下薄膜和随动阀薄膜采用较软的硅胶材料制作；主动阀上阀体、滑块、主动阀下阀体、随动阀上阀体和随动阀下阀体采用较硬的硅胶材料制作。
本发明的有益效果是：
所述音圈驱动的微型柔性阀采用柔性材料制作，与软体机器人有很好的兼容性，便于集成在软体机器人身上，且柔性阀能够抵抗外部冲击，提高了阀的适应性，在气动软体机器人领域有广阔的市场前景。
附图说明
图1是主动阀的三维剖视图；
图2是随动阀的三维剖视图；
图3是主动阀工作示意图；
图4是随动阀工作示意图。
图中：1.主动阀上薄膜，2.主动阀上阀体，3.滑块，4.主动阀下薄膜，5.主动阀下阀体，6.音圈凸台，7.线圈，8.磁钢，9.导线，10.随动阀上阀体，11.随动阀薄膜，12.随动阀下阀体；13.主动阀进气口，14.主动阀控制气路，15.主动阀出气口；16.随动阀进气口，17.随动阀控制气路，18.随动阀出气口。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
如图1、图2所示，本发明包括主动阀和随动阀两部分。主动阀的主动阀上薄膜1覆在主动阀上阀体2的上表面，主动阀上阀体2的下表面与主动阀下阀体5的上表面之间设有主动阀下薄膜4。
如图1所示，本主动阀上阀体2中部开有水平贯通的通气管路，主动阀上阀体2垂直于通气管路开有竖直贯通的阀孔，滑块3安装在阀孔中且沿主动阀上薄膜1和主动阀下薄膜4之间的阀孔上下滑动，滑块3将通气管路截断为不连通的两部分，一部分作为主动阀进气口13，另一部分作为主动阀出气口15，滑块3中部开有水平的管状通路作为主动阀控制气路14，主动阀进气口13经主动阀控制气路14与主动阀出气口15连通，从而实现气体流动。
主动阀下阀体5开有与主动阀上阀体2阀孔同轴线的阀腔，阀腔内安装有音圈凸台6和线圈7，音圈凸台6的上端面为凸台，凸台的顶端与主动阀下薄膜4相接触，音圈凸台6的下端固定连接有线圈7，磁钢8固定在主动阀下阀体5的底部，线圈7与磁钢8仅接触，不固定连接，导线9的一端与线圈7相连，导线9的另一端穿出主动阀下阀体5连接外部电源。
如图2所示，随动阀主要由随动阀上阀体10、随动阀下阀体12和设在随动阀上阀体10和随动阀下阀体12之间的随动阀薄膜11组成，随动阀上阀体10的下部开有水平贯通的气体通道，气体通道包括位于两侧的进出气通道和位于中间的挤压通道，两侧的进出气通道其中一个作为随动阀进气口16，另一个作为随动阀出气口18，挤压通道贯通到随动阀上阀体10的下底面，随动阀进气口16与随动阀出气口18通过挤压通道连通气体。
随动阀下阀体12的上部开有水平非贯通的气体通路作为随动阀控制气路17，随动阀控制气路17与主动阀出气口15相连；随动阀控制气路17延伸至挤压通道的正下方并且贯通到随动阀下阀体12的上顶面；
通过主动阀和随动阀两级控制，从而实现用电压控制低压大流量气体的微型柔性阀结构。
具体实施中，主动阀进气口13通入的气体压力较大、流量较小，随动阀进气口16通入的气体压力较小、流量较大。
具体实施中，微型柔性阀采用柔性材料制作。进一步地，主动阀上薄膜1、主动阀下薄膜4和随动阀薄膜11采用较软的硅胶材料制作；主动阀上阀体2、滑块3、主动阀下阀体5、随动阀上阀体10和随动阀下阀体12采用较硬的硅胶材料制作。
本发明的具体实施过程如下：
导线9不连通外部电源时，主动阀控制气路14连通主动阀进气口13和主动阀出气口15，如图3左图所示，主动阀进气口13的气体流经主动阀控制气路14、主动阀出气口15、随动阀控制气路17，使随动阀控制气路17对应位置的随动阀薄膜11向外部膨胀变形，从而挤压上方的挤压通道，使得挤压通道被封闭，如图4右图所示，从而关闭随动阀进气口16和随动阀出气口18的连接。
导线9连通外部电源时，线圈7和磁钢8之间产生排斥力，推动线圈7和音圈凸台6向上运动，从而挤压主动阀下薄膜4变形向上凸起，使滑块3向上运动，继而使主动阀上薄膜1向上凸起，主动阀控制气路14和主动阀进气口13、主动阀出气口15的连接断开，如图3右图所示，主动阀出气口15的压力开始下降，从而使随动阀控制气路17的压力一起下降，随动阀薄膜11由膨胀状态恢复为初始形状，如图4左图所示，随动阀进气口16和随动阀出气口18连通。
Claims (4)
1.一种音圈驱动的微型柔性阀，其特征在于：包括主动阀和随动阀两部分，主动阀主要由主动阀上薄膜(1)、主动阀上阀体(2)、滑块(3)、主动阀下薄膜(4)、主动阀下阀体(5)、音圈凸台(6)、线圈(7)和磁钢(8)构成，主动阀上薄膜(1)覆在主动阀上阀体(2)的上表面，主动阀上阀体(2)的下表面与主动阀下阀体(5)的上表面之间设有主动阀下薄膜(4)；主动阀上阀体(2)中部开有水平贯通的通气管路，主动阀上阀体(2)垂直于通气管路开有竖直贯通的阀孔，滑块(3)安装在阀孔中且沿主动阀上薄膜(1)和主动阀下薄膜(4)之间的阀孔上下滑动，滑块(3)将通气管路截断为不连通的两部分，一部分作为主动阀进气口(13)，另一部分作为主动阀出气口(15)，滑块(3)中部开有水平的管状通路作为主动阀控制气路(14)，主动阀进气口(13)经主动阀控制气路(14)与主动阀出气口(15)连通，从而实现气体流动；主动阀下阀体(5)开有与主动阀上阀体(2)阀孔同轴线的阀腔，阀腔内安装有音圈凸台(6)和线圈(7)，音圈凸台(6)的上端面为凸台，凸台的顶端与主动阀下薄膜(4)相接触，音圈凸台(6)的下端固定连接有线圈(7)，磁钢(8)固定在主动阀下阀体(5)的底部，线圈(7)与磁钢(8)仅接触，不固定连接，导线(9)的一端与线圈(7)相连，导线(9)的另一端穿出主动阀下阀体(5)连接外部电源；随动阀主要由随动阀上阀体(10)、随动阀下阀体(12)和设在随动阀上阀体(10)和随动阀下阀体(12)之间的随动阀薄膜(11)组成，随动阀上阀体(10)的下部开有水平贯通的气体通道，气体通道包括位于两侧的进出气通道和位于中间的挤压通道，两侧的进出气通道其中一个作为随动阀进气口(16)，另一个作为随动阀出气口(18)，挤压通道贯通到随动阀上阀体(10)的下底面，随动阀进气口(16)与随动阀出气口(18)通过挤压通道连通气体，随动阀下阀体(12)的上部开有水平非贯通的气体通路作为随动阀控制气路(17)，随动阀控制气路(17)与主动阀出气口(15)相连；随动阀控制气路(17)延伸至挤压通道的正下方并且贯通到随动阀下阀体(12)的上顶面；通过主动阀和随动阀两级控制，从而实现用电压控制低压大流量气体的微型柔性阀结构；
主动阀上薄膜(1)、主动阀下薄膜(4)和随动阀薄膜(11)采用柔性材料制作；主动阀上阀体(2)、滑块(3)、主动阀下阀体(5)、随动阀上阀体(10)和随动阀下阀体(12)采用柔性材料制作。
2.根据权利要求1所述的一种音圈驱动的微型柔性阀，其特征在于：所述的导线(9)不连通外部电源时，主动阀进气口(13)的气体流经主动阀控制气路(14)、主动阀出气口(15)、随动阀控制气路(17)，使随动阀控制气路(17)对应位置的随动阀薄膜(11)膨胀变形，挤压通道被封闭，从而关闭随动阀进气口(16)和随动阀出气口(18)的连接；导线(9)连通外部电源时，音圈凸台(6)向上运动，从而挤压主动阀下薄膜(4)变形向上凸起，使滑块(3)向上运动，主动阀控制气路(14)和主动阀进气口(13)、主动阀出气口(15)的连接断开，随动阀薄膜(11)由膨胀状态恢复为初始形状，随动阀进气口(16)和随动阀出气口(18)连通。
3.根据权利要求1所述的一种音圈驱动的微型柔性阀，其特征在于：所述的主动阀进气口(13)通入的气体压力较大、流量较小，随动阀进气口(16)通入的气体压力较小、流量较大。
4.根据权利要求1所述的一种音圈驱动的微型柔性阀，其特征在于：所述的主动阀上薄膜(1)、主动阀下薄膜(4)和随动阀薄膜(11)采用较软的硅胶材料制作；主动阀上阀体(2)、滑块(3)、主动阀下阀体(5)、随动阀上阀体(10)和随动阀下阀体(12)采用较硬的硅胶材料制作。
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