气动控制系统及其气动执行机构的制作方法

1.本申请涉及机械控制领域，更具体地说，涉及一种气动控制系统及其气动执行机构。


背景技术：

2.以压缩空气或惰性气体为动力的气动机械由于其较低的使用成本和较高的工作效率，在现代工业生产中已得到广泛应用。在气动机械的使用中，通常需要由气源来提供驱动力，由电信号控制如电磁阀的电控元件通过对气路的改变来控制气动机械的运行状态。
3.当需要控制的气动机械较多时，所需要控制的电控元件数量也会相应增加。传统上的设置方式通常需要将数量众多的电控元件均通过线路连接至一个或多个控制器，这种设置方式线路的布局较为复杂，不仅需要耗费较多精力来进行安装，而且由于线路复杂控制器通常设置在工作机械的附近，使操作人员需要在工作现场操作，既牵制了工作人员的精力又存在安全隐患。
4.因此，如何实现对众多气动执行机构的远程精准控制成为本领域需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本申请提出了一种气动控制系统及其气动执行机构，以实现对众多气动执行机构的远程精准控制。
6.根据本申请，提出了一种气动执行机构，该气动执行机构包括：气动执行器，该气动执行器包括腔体，在所述腔体内包括允许在气体驱动下往复移动的活塞；驱动气路，该驱动气路包括进气路和回气路，所述进气路排出的气体和回气路通过换向阀连通于所述腔体，用于在所述活塞移动时向所述腔体内供气或回收从所述腔体内排出的气体；和无线控制器，该无线控制器与所述换向阀电连接，所述无线控制器包括：无线传输模块，用于接收无线控制信号或发送工作状态信息；和控制模块，用于根据所述无线控制信号发出控制指令，以控制所述换向阀断开、接通或切换气路。
7.优选地，所述进气路和/或回气路上设置有电控调节阀，该电控调节阀与所述无线控制器电连接，所述控制模块根据所述无线控制信号发出控制指令，以控制所述电控调节阀调节所述回气路的流量。
8.优选地，所述电控调节阀上设置有阀门定位器，该阀门定位器与所述无线控制器电连接，用于实时监测所述电控调节阀的工作状态信息并发送给所述无线控制器。
9.优选地，所述腔体上设置有至少一个位置传感器，该至少一个位置传感器与所述无线控制器电连接，用于实时测量所述活塞的工作状态信息并发送给所述无线控制器。
10.优选地，所述无线控制器包括判断模块，该判断模块用于根据所述无线控制器接收到的工作状态信息判断气动执行机构是否正常工作，并将判断结果通过所述无线传输模块发出。
11.优选地，所述腔体内设置有作用于所述活塞的弹性机构，所述换向阀为三通换向阀；当所述换向阀切换为由所述进气路向所述腔体内供气时，气压作用于所述活塞使其朝克服所述弹性机构的弹性力的方向移动；当所述换向阀切换为由所述腔体内向所述回气路排气时，所述弹性机构作用于所述活塞使其朝弹性力的方向移动。
12.优选地，所述换向阀为四通换向阀，该四通的换向阀分别连通于所述腔体在所述活塞的移动路径的两端。
13.优选地，所述气动执行器为线性驱动器或旋转驱动器。
14.根据本申请的另一方面还提供了一种气动控制系统，该气动控制系统包括：多个气动执行机构，所述气动执行机构为如上任意一项所述的气动执行机构；控制中心，该控制中心与所述气动执行机构的无线传输模块通过无线通信连接，用于接收所述气动执行机构的工作状态信息或向所述气动执行机构发出控制指令。
15.优选地，所述控制中心包括总控中心和与所述总控中心通信连接的至少一个分控中心，任意所述分控中心与多个所述气动执行机构无线通信连接。
16.根据本申请的技术方案，通过向气动执行机构的无线控制器的无线传输模块发送无线控制信号，能够远程地经由控制模块控制换向阀的工作状态，例如通过控制换向阀切换驱动气路中的进气路和回气路与气动执行器的腔体的连接状态，从而控制活塞往复运动或者远程开启或关闭气动执行器的运行，进而提供了一种方便工作人员远程操控的气动执行机构。
17.本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
18.构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：
19.图1为根据本申请优选实施方式的气动执行机构的示意图；
20.图2为本申请另一种优选实施方式的气动执行机构的示意图；
21.图3为根据本申请优选实施方式的气动控制系统的示意图。
具体实施方式
22.下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。
23.为实现对气动执行机构的远程精准控制，本申请提供了一种气动执行机构，如图1和图2所示，该气动执行机构包括：气动执行器10，该气动执行器10包括腔体11，在腔体11内包括允许在气体驱动下往复移动的活塞12；驱动气路，该驱动气路包括进气路21和回气路22，进气路21和回气路22通过换向阀23连通于腔体11，用于在活塞12移动时向腔体11内供气或回收从腔体11内排出的气体；和无线控制器30，该无线控制器30与换向阀23电连接，无线控制器30包括：无线传输模块，用于接收无线控制信号或发送工作状态信息；和控制模块，用于根据无线控制信号发出控制指令，以控制换向阀23断开、接通或切换气路。
24.根据本申请的方案，该气动执行机构设置有无线控制器30，工作人员可通过远程控制终端或无线控制中心对无线控制器30的无线传输模块发送控制指令，从而能够实现远程控制换向阀23断开、接通或切换驱动气路和气动执行器10之间的气路连接，进而实现对
气动执行机构的远程控制。另一方面，无线控制器30优选能够通过无线传输模块向工作人员或控制中心反馈气动执行机构的工作信息，使工作人员无需到达生产现场也可实时监控气动执行机构的工作状态，提高了人员安全性。
25.在该方案中，气动执行器10通过活塞12被气压驱动，以带动与活塞12相关联的机构运作，例如与活塞12连接的推杆或齿条等传动机构。驱动气路中的进气路21的气源可以来自于气泵或气罐提供的空气或惰性气体，气动执行器10排出的气体可通过回气路22回到气源中或排放到大气中。
26.如图1和图2所示，所述驱动气路中的进气路21和/或回气路22上优选设置有电控调节阀24，该电控调节阀24与无线控制器30电连接，控制模块根据无线控制信号发出控制指令，以控制电控调节阀24调节回气路22的流量。通过对进气路21和/或回气路22的气体流量调节，能够有效限制气动执行器10的活塞12在气压影响下的移动速度，从而提高了该气动执行机构的适用性，使其能够根据不同工况场合提供不同速度的机械驱动功能。为提高电控调节阀24对流量控制的稳定性，电控调节阀24上优选设置有阀门定位器25，该阀门定位器25与无线控制器30电连接，用于实时监测电控调节阀24的工作状态信息(开关状态、阀位状态等)并发送给无线控制器30。腔体11上也可以设置有至少一个位置传感器13，该至少一个位置传感器13与无线控制器30电连接，用于实时测量活塞12的工作状态信息(如活塞的位置信息)并发送给无线控制器30。无线控制器30可以通过所述无线传输模块将上述工作状态信息发送给工作人员或上位控制中心，以实现对气路的流量或活塞位置等工作状态信息的准确把控。根据上述实施方式，无线控制器30包括判断模块，该判断模块用于根据无线控制器30接收到的工作状态信息判断气动执行机构是否正常工作，并将判断结果通过无线传输模块发出。该判断模块优选包括可编程的逻辑控制器，用于根据预先编程的工作条件，在收到上述工作状态信息后，根据该工作状态信息自动发出调整工作状态的指令，从而进一步提高气动执行机构的工作稳定性，减小工作人员的工作量。
27.根据上述任意气动执行机构，气动执行器可以为单向驱动的执行器，优选如图2所示，气动执行器10的腔体11内可以设置有作用于活塞12的弹性机构14，换向阀23为三通换向阀。根据该实施方式，通过控制换向阀23切换，可以仅进气路21接通腔体11以使气压推动活塞12，或仅回气路22接通腔体11以使活塞12将腔体11内的气体推出。其中，当换向阀23切换为由进气路21向腔体11内供气时，气压作用于活塞12使其朝克服弹性机构14的弹性力的方向移动；当换向阀23切换为由腔体11内向回气路22排气时，弹性机构14作用于活塞12使其朝弹性力的方向移动。在该实施方式的气动执行机构中，弹性机构14的弹性力作用于活塞12和腔体11之间，该弹性力可以为拉力或推力，所述弹性机构14优选为如弹簧的金属或非金属材质的弹性件。
28.本申请的气动执行器也可以为双向驱动的执行器，优选如图1所示，换向阀23可以为四通换向阀，该四通的换向阀23分别连通于腔体11在活塞12的移动路径的两端。根据该实施方式，通过切换四通换向阀，可使进气路21和回气路22接通于腔体11的位置变化，从而使活塞12由进气路21接通的一端朝回气路22接通的一端移动。
29.本申请的气动执行机构中，气动执行器10可以为线性驱动器或旋转驱动器等通过活塞运动带动工作的驱动器。不同驱动方式的气动执行机构可通过同一套气动控制系统来进行远程控制，以通过较为简单的控制系统实现复杂的生产工作。
30.根据本申请的另一方面还提供了一种气动控制系统，如图3所示，该气动控制系统包括：多个气动执行机构，该多个气动执行机构可以为前文所述的实施方式的气动执行机构中的任意一种或多种；控制中心，该控制中心与气动执行机构的无线传输模块通过无线通信连接，用于接收气动执行机构的工作状态信息或向气动执行机构发出控制指令。其中，根据需要无线控制的气动执行机构的数量及范围因素，控制中心可以设置一个或多个。优选如图3所示，控制中心包括总控中心40和与总控中心40通信连接的至少一个分控中心41，任意分控中心41与多个气动执行机构无线通信连接，从而能够通过一个总控中心40实现同时监测和控制更大范围内的更多数量的气动执行机构。分控中心41作为总控中心的信号中转中心，也可以设置为多级中转，例如一个上级分控中心可以与多个下级分控中心无线通信连接，再由下级分控中心分别控制多个气动执行机构。
31.根据本申请优选实施方式的气动控制系统及其气动执行机构，工作人员能够远程地通过总控中心40向数量众多的气动执行机构的无线控制器30的无线传输模块分别发送无线控制信号，从而能够远程地经由控制模块控制换向阀23、电控调节阀24等电控元件的工作状态。也能够结合位置传感器13、阀门定位器25等感测元件对众多气动执行机构的工作状态信息进行监控，以及时发现问题排除安全隐患。因此，根据本申请的气动控制系统及其气动执行机构，提供了一种能够实现对众多气动执行机构的远程精准控制和监控的技术方案。
32.以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。
33.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。
34.此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。