CN205383131U - 一种内置磁流变液制动器的摆动气缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种摆动气缸，尤其是一种内置磁流变液制动器的摆动气缸。该摆动气缸包括传动轴、左端盖、挡块、缸体、定子、制动腔、转子盘、叶片、右端盖和永磁铁一，传动轴与叶片刚性连接，叶片位于缸体的驱动腔中，挡块固定在缸体的驱动腔内，该挡块将气缸的进气口与出气口分开，缸体与右端盖、转子盘构成一个磁流变液的制动腔，制动腔中充满磁流变液，且驱动腔与制动腔同轴，同时转子盘的右侧设有挡圈，定子包括固定磁铁保持架和活动磁铁保持架，固定磁铁保持架与永磁铁均匀分布相连，该实用新型能够利用电机来实现活动磁铁保持架的周向转动，从而来控制永磁铁磁路的闭合方向，即可实现制动，也可实现分档控制，不但节电，而且性能可靠，操作方便。

Description

一种内置磁流变液制动器的摆动气缸

技术领域

本实用新型涉及一种摆动气缸，尤其是一种内置磁流变液制动器的摆动气缸。

背景技术

摆动气缸是常见的气动执行元件。它主要用于工件的夹紧、翻转等作业。如果在某个角度设置挡块，可实现气缸在限定范围内摆动。

现有的技术中，摆动气缸缺乏有效的制动装置，且在转动时，精度无法保证，易受负载和气压的影响。磁流变液是近年来国内外开始研究的一种新型智能材料。由于磁流变液具有磁性材料的特性和液体流动性，在外加磁场的作用下磁流变液的流变特性迅速改变，并随着外磁场的强度变化而变化。由于磁流变液的粘度变化是可逆的、迅速的且易于控制，使得磁流变液在汽车、机械、建筑等领域得到广泛应用。中国实用新型专利CN101865175A，公开了一种内置磁流变液制动器的摆动气缸，包括主轴、左壳体、右壳体、限位块、中壳体、气缸叶片、键、转盘、挡圈、电磁线圈；主轴与气缸叶片固连，中壳体与左壳体相互扣合连接在一起，气缸叶片轴向两面分别与左壳体的内表面、中壳体的内表面相配合形成气缸叶片的摆动腔，限位块固定于左壳体和中壳体之间，中壳体与右壳体相互扣合连接在一起，形成放置转盘和磁流变液的制动腔，驱动腔与制动腔共用主轴。电磁线圈置于中壳体与右壳体之间，线圈套内径与两壳体间采用紧配合，磁流变液充满于中壳体右壳体和转盘中间。电磁线圈在电流作用下在空间形成磁场，由中壳体与左壳体，转盘，磁流变液组成有效磁路。电磁线圈通电的情况下，磁流变液中的磁性固体被磁化，并沿着磁力线方向呈链状分布，制动盘要剪切磁流变液中的链状结构，从而加大转动的阻力，起到了制动的作用，制动力矩根据供给电流可在一定范围内连续可调。上述实用新型专利利用通电的电磁线圈作为磁源，在制动时需要直接向电磁线圈提供较大电流，耗电能高。

发明内容

为了克服现有的摆动气缸能耗高的不足，本实用新型提供了一种内置磁流变液制动器的摆动气缸。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种内置磁流变液制动器的摆动气缸，包括传动轴、左端盖、挡块、缸体、定子、制动腔、转子盘、叶片、右端盖和永磁铁，传动轴通过轴承与左端盖和右端盖相连，传动轴与叶片刚性连接，叶片位于缸体的驱动腔中，挡块固定在缸体的驱动腔内，该挡块将气缸的进气口与出气口分开，缸体与右端盖、转子盘构成一个磁流变液的制动腔，制动腔中充满磁流变液，且驱动腔与制动腔同轴，转子盘通过键与传动轴相连，同时转子盘的右侧设有挡圈以限制转子盘的轴向移动，定子包括固定磁铁保持架和活动磁铁保持架，固定磁铁保持架与永磁铁均匀分布相连，活动磁铁保持架与永磁铁均匀分布相连，并以轴向并列位于壳体内。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括固定磁铁保持架和活动磁铁保持架均采用导磁材料制成，活动磁铁保持架设有控制臂。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括永磁铁的极性以径向设置，固定磁铁保持架和活动磁铁保持架中分别与一组永磁铁相连，一组中有2至3块永磁铁，同组中的永磁铁极性相同，同一固定磁铁保持架或活动磁铁保持架中相邻的一组永磁铁的极性相异。

本实用新型的有益效果是，该实用新型能够利用电机来实现活动磁铁保持架的周向转动，从而来控制永磁铁磁路的闭合方向，即可实现制动，也可实现分档控制，不但节电，而且性能可靠，操作方便，并且当磁路不穿过磁流变液时，不会影响摆动气缸正常的工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型未制动时永磁铁的状态示意图；

图3是本实用新型一档制动时永磁铁的状态示意图；

图4是本实用新型二挡制动时永磁铁的状态示意图；

图中1.传动轴，2.左端盖，3.挡块，4.缸体，5.定子，6.制动腔，7.转子盘，8.伺服电机，9.叶片，10.右端盖，11.控制臂，12.挡圈，13.轴承，51.固定磁铁保持架，52.活动磁铁保持架，53.永磁铁。

具体实施方式

如图1是本实用新型的结构示意图，图2是本实用新型未制动时永磁铁的状态示意图，图3是本实用新型一档制动时永磁铁的状态示意图，图4是本实用新型二挡制动时永磁铁的状态示意图，

一种内置磁流变液制动器的摆动气缸，包括传动轴1、左端盖2、挡块3、缸体4、定子5、制动腔6、转子盘7、叶片9、右端盖10、固定磁铁保持架51、活动磁铁保持架52和永磁铁53，传动轴1通过轴承13与左端盖2和右端盖10相连，传动轴1与叶片9刚性连接，叶片9位于缸体4的驱动腔中，挡块3固定在缸体4的驱动腔内，该挡块3将气缸的进气口与出气口分开，缸体4与右端盖10、转子盘7构成一个磁流变液的制动腔6，制动腔6中充满磁流变液，且驱动腔与制动腔6同轴，转子盘7通过键与传动轴1相连，同时转子盘7的右侧设有挡圈12以限制转子盘7的轴向移动，定子5包括固定磁铁保持架51和活动磁铁保持架52，固定磁铁保持架51与永磁铁53均匀分布相连，活动磁铁保持架52与永磁铁53均匀分布相连，并以轴向并列位于壳体内，固定磁铁保持架51和活动磁铁保持架52均采用导磁材料制成，活动磁铁保持架52设有控制臂11，控制臂11与伺服电机8相连，永磁铁53的极性以径向设置，固定磁铁保持架51和活动磁铁保持架52中分别与一组永磁铁53相连，一组中有2至3块永磁铁53，同组中的永磁铁53极性相同，同一固定磁铁保持架51或活动磁铁保持架52中相邻的一组永磁铁53的极性相异。

本实用新型中永磁铁53的排列采取极性以径向设置，即顶面是一个极、地面是一个极，同一固定磁铁保持架51中相邻永磁铁53之间极性相异。当活动磁铁保持架52上的永磁铁53与轴向相邻的固定磁铁保持架51上的永磁铁53极性相异时，活动磁铁保持架52的永磁铁53、固定磁铁保持架51的永磁铁53通过壳体形成一个闭合磁路（图2）。但是由于磁路没有穿过磁流变液，所以磁流变液的磁流特性并未发生改变，此时处于非制动状态。通过电机使得活动磁铁保持架52旋转一定的角度（图3），使得活动磁铁保持架52上的永磁铁53与轴向相邻的固定磁铁保持架51上的永磁铁53极性相同，此时活动磁铁保持架52的永磁铁53、固定磁铁保持架51的永磁铁53、磁流变液、同一保持架相邻的永磁铁形成闭合磁路。由于部分闭合磁路均穿过磁流变液，因此磁流变液的磁流特性因磁场强度变化而发生改变，固定磁铁保持架51及其上的永磁铁53、活动磁铁保持架52及其上的永磁铁53和转子盘7构成制动器，此时制动盘处于工作状态产生一个较小的制动力矩。另外，再将活动磁铁保持架52转动一定角度，使得活动磁铁保持架52上的永磁铁53组与相对的固定磁铁保持架51上的永磁铁53组极性相同，同一保持架中相邻极性相异的永磁铁53之间形成闭合磁路（图4），此时全部磁力线穿过磁流变液，磁流变液制动器产生较大的制动力矩。该制动摆动气缸有抗干扰能力强，定位可靠的，使用方便的优点。当磁场力足够大，即流变效应足够大时，可实现***的定位锁死，解决摆动气缸刚度低的问题。参照上述实施例，根据使用场合，可以设置三块或更多块永磁铁53为一组，可实现多档力矩的制动。其效果是显而易见的，不再在本文中细述。该实用新型能够利用电机来实现活动磁铁保持架的周向转动，从而来控制永磁铁磁路的闭合方向，即可实现制动，也可实现分档控制，不但节电，而且性能可靠，操作方便，并且当磁路不穿过磁流变液时，不会影响摆动气缸正常的工作。

Claims (3)

1.一种内置磁流变液制动器的摆动气缸，其特征是，包括传动轴（1）、左端盖（2）、挡块（3）、缸体（4）、定子（5）、制动腔（6）、转子盘（7）、叶片（9）、右端盖（10）、轴承（13）、固定磁铁保持架（51）、活动磁铁保持架（52）和永磁铁（53），传动轴（1）通过轴承（13）与左端盖（2）和右端盖（10）相连，传动轴（1）与叶片（9）刚性连接，叶片（9）位于缸体（4）的驱动腔中，挡块（3）固定在缸体（4）的驱动腔内，该挡块（3）将气缸的进气口与出气口分开，缸体（4）与右端盖（10）、转子盘（7）构成一个磁流变液的制动腔（6），制动腔（6）中充满磁流变液，且驱动腔与制动腔（6）同轴，转子盘（7）通过键与传动轴（1）相连，同时转子盘（7）的右侧设有挡圈（12）以限制转子盘（7）的轴向移动，定子（5）包括固定磁铁保持架（51）和活动磁铁保持架（52），固定磁铁保持架（51）与永磁铁（53）均匀分布相连，活动磁铁保持架（52）与永磁铁（53）均匀分布相连，并以轴向并列位于壳体内。

2.根据权利要求1所述的一种内置磁流变液制动器的摆动气缸，其特征是，固定磁铁保持架（51）和活动磁铁保持架（52）均采用导磁材料制成，活动磁铁保持架（52）设有控制臂（11），控制臂（11）与伺服电机（8）相连。

3.根据权利要求1所述的一种内置磁流变液制动器的摆动气缸，其特征是，永磁铁（53）的极性以径向设置，固定磁铁保持架（51）和活动磁铁保持架（52）中分别与一组永磁铁（53）相连，一组中有2至3块永磁铁（53），同组中的永磁铁（53）极性相同，同一固定磁铁保持架（51）或活动磁铁保持架（52）中相邻的一组永磁铁（53）的极性相异。