一种气控自动平衡装置及系统的制作方法

1.本发明涉及助力搬运技术领域，尤其涉及一种气控自动平衡装置及系统。


背景技术：

2.在实际生产活动中，经常需要使用助力设备搬运重物。一般情况下，使用气控平衡系统(又称“平衡吊”)，来克服重物的重力，实现重物“漂浮”，以便于操作人员轻松地对重物进行操作。
3.现有技术中，气控平衡系统一般采用手动调节的方式来平衡固定重量的重物，操作复杂且无法自动适应变负载场合。为了适应变负载场合，一般会采用电控方式来实现。但是，在一些特殊环境中(例如：高温、高湿、微腐蚀及易爆等环境)，如果采用电控方式，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种气控自动平衡装置及系统，用于在特殊环境中，克服负载的重力，实现负载漂浮，便于操作人员对负载进行精准的操作。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.第一方面，本发明提供一种气控自动平衡装置，包括：气体供给单元、第一气路、第二气路、气路控制开关、相连接的负载气缸及平衡机构。其中，气路控制开关位于第一气路上，平衡机构用于承载负载。气体供给单元分别与第一气路的输入端、气路控制开关及第二气路的输入端连接，用于向第一气路和第二气路提供压缩气体。第一气路的输出端与负载气缸连接，用于向负载气缸提供压缩气体。平衡机构位于第二气路上，第二气路与第一气路相连通。
7.当环境压力大于气路控制开关的预设压力时，气路控制开关控制第一气路处在导通状态，压缩气体进入负载气缸，使平衡机构承载的负载处在漂浮状态。第二气路用于根据负载的重量变化，调整进入负载气缸的压缩气体的压力。
8.当环境压力小于或等于气路控制开关的预设压力时，气路控制开关控制第一气路处在关断状态，保证负载气缸压力平衡。
9.与现有技术相比，本发明提供的气控自动平衡装置中，气体供给单元输出的压缩气体为环境压力，该压缩气体分别输入第一气路、气路控制开关及第二气路。同时，气路控制开关还位于第一气路上，气路控制开关具有预设压力。当环境压力大于气路控制开关的预设压力时，气路控制开关可以控制第一气路处在导通状态。此时，气体供给单元输出的压缩气体便会沿第一气路进入负载气缸，可以使与负载气缸连接的平衡机构上承载的负载处在漂浮状态，以便于操作人员对负载进行精准的操作。当负载的重量发生变化时，第二气路可以用于根据负载的重量变化，调整进入负载气缸的压缩气体的压力，从而使处在漂浮状态的负载处在平衡状态。当环境压力小于或等于气路控制开关的预设压力时，气路控制开关控制第一气路处在关断状态，保证负载气缸压力平衡，从而使处在漂浮状态的负载处在
平衡状态。
10.同时，本发明提供的气控自动平衡装置中，未采用任何电子器件及电控方式，因此可以适用在一些特殊环境(例如：高温、高湿、微腐蚀及易爆等环境)，克服负载的重力，实现负载漂浮，便于操作人员对负载进行精准的操作。
11.在一种可能实现的方式中，上述气体供给单元包括依次连接的气源、单向阀及储气罐。储气罐的输出端分别与第一气路的输入端、气路控制开关的第一端及第二气路的输入端连接。
12.在一种可能实现的方式中，上述气体供给单元还包括过滤减压阀。过滤减压阀的第一端与储气罐的输出端连接，用于对储气罐输出的压缩气体进行过滤及初次减压。过滤减压阀的第二端分别与第一气路的输入端、气路控制开关的第一端及第二气路的输入端连接。
13.在一种可能实现的方式中，上述气路控制开关为气控二通阀。气控二通阀的第一端与过滤减压阀的第二端连接，第一气路贯穿气控二通阀的第二端及第三端。
14.在一种可能实现的方式中，上述气控自动平衡装置还包括气控精密减压阀。气控精密减压阀设在第一气路上，且气控精密减压阀位于气体供给单元与气路控制开关之间，用于对流入负载气缸的压缩气体进行二次减压。
15.在一种可能实现的方式中，上述气控自动平衡装置还包括力控比例阀。力控比例阀设在第二气路上，力控比例阀位于气体供给单元与气控精密减压阀之间，所述力控比例阀与平衡机构连接，用于对气体供给单元输出的压缩气体的压力进行调整，以使气体供给单元输出的压缩气体的流量随着负载的重量变化。
16.在一种可能实现的方式中，上述气控自动平衡装置还包括力控减压阀。力控减压阀设在第二气路上，且力控减压阀位于气体供给单元与力控比例阀之间，用于保证输入力控比例阀的压缩气体的压力在预设范围内。
17.在一种可能实现的方式中，上述平衡机构为杠杆。上述负载位于杠杆的端部。
18.第二方面，本方明还提供一种气控自动平衡系统，包括第一方面及第一方面任一种可能实现的方式所述的气控自动平衡装置。
19.与现有技术相比，本发明提供的气控自动平衡系统的有益效果与上述技术方案所述的气控自动平衡装置的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
20.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1为本发明实施例提供的气控自动平衡装置的结构示意图；
22.图2为本发明实施例提供的气体供给单元的结构示意图。
具体实施方式
23.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.图1示例出了本发明实施例提供的气控自动平衡装置的结构示意图。参照图1，本发明实施例提供的气控自动平衡装置，包括：气体供给单元100、第一气路、第二气路、气路控制开关200、相连接的负载气缸300及平衡机构400。
29.其中，气路控制开关200位于第一气路上，平衡机构400用于承载负载800。气体供给单元100分别与第一气路的输入端、气路控制开关200及第二气路的输入端连接，用于向第一气路和第二气路提供压缩气体。第一气路的输出端与负载气缸300连接，用于向负载气缸300提供压缩气体。平衡机构400位于第二气路上，第二气路与第一气路相连通。
30.当压缩气体的压力大于气路控制开关200的预设压力时，气路控制开关200控制第一气路处在导通状态，压缩气体进入负载气缸300，使平衡机构400承载的负载800处在漂浮状态，第二气路用于根据负载800的重量变化，调整进入负载气缸300的压缩气体的压力。当压缩气体的压力小于或等于气路控制开关200的预设压力时，气路控制开关200控制第一气路处在关断状态，保证负载气缸300压力平衡。
31.与现有技术相比，本发明提供的气控自动平衡装置中，气体供给单元100输出的压缩气体为环境压力，该压缩气体分别输入第一气路、气路控制开关200及第二气路。同时，气路控制开关200还位于第一气路上，气路控制开关200具有预设压力。当环境压力大于气路控制开关200的预设压力时，气路控制开关200可以控制第一气路处在导通状态。此时，气体供给单元100输出的压缩气体便会沿第一气路进入负载气缸300，可以使与负载气缸300连接的平衡机构400上承载的负载800处在漂浮状态，以便于操作人员对负载800进行精准的操作。当负载800的重量发生变化时，第二气路可以用于根据负载800的重量变化，调整进入负载气缸300的压缩气体的压力，从而使处在漂浮状态的负载800处在平衡状态。当环境压力小于或等于气路控制开关200的预设压力时，气路控制开关200控制第一气路处在关断状态，保证负载气缸300压力平衡，从而使处在漂浮状态的负载800处在平衡状态。
32.同时，本发明提供的气控自动平衡装置中，未采用任何电子器件及电控方式，因此
可以适用在一些特殊环境(例如：高温、高湿、微腐蚀及易爆等环境)，克服负载800的重力，实现负载800漂浮，便于操作人员对负载800进行精准的操作。
33.应理解，上述气路控制开关的预设压力可以根据具体情况进行设置，本发明实施例对此不做具体限制。
34.图2示例出了本发明实施例提供的气体供给单元100的结构示意图。在一种可能实现的方式中，参照图2，上述气体供给单元100可以包括依次连接的气源101、单向阀102及储气罐103。储气罐103的输出端可以分别与第一气路的输出端、气路控制开关200的第一端及第二气路的输入端连接。
35.当单向阀102处在导通状态时，气源101与储气罐103连通，储气罐103用于存储气源101输出的气体。当储气罐103的气体达到储气罐103的上限后，控制单向阀102处在关断状态，切断气源101与储气罐103之间的通路。单向阀102和储气罐103的主要作用是为了保证在气体供给单元100突然失压或停止气体供给时，气控自动平衡装置能够继续工作一定时间，以防止负载800突然坠落等事故发生。
36.上述气源101输出的气体可以为压缩气体或未经压缩的气体。当气源101输出的气体为未经压缩的气体时，参照图2，本发明实施例提供的气体供给单元100还可以包括过滤减压阀104。过滤减压阀104的第一端可以大于储气罐103的输出端连接，可以用于对储气罐103输出的气体进行过滤及初次减压，过滤减压阀104的第二端分别与第一气路的输入端、气路控制开关200的第一端及第二气路的输入端连接，以分别向第一气路、气路控制开关200及第二气路提供清洁、压力稳定的压缩气体。
37.在一种可能实现的方式中，参照图1，上述气路控制开关200可以为气控二通阀。气控二通阀的第一端可以与上述过滤减压阀104的第二端连接，第一气路贯穿气控二通阀的第二端及第三端。
38.在实际应用过程中，当流入气控二通阀的第一端的气体压力大于气控二通阀的预设压力时，气控二通阀的第二端与第三端之间连通。也就是说，当流入气控二通阀的第一端的气体压力大于气控二通阀的预设压力时，气控二通阀控制第一气路处在导通状态，压缩气体进入负载气缸300，使平衡机构400承载的负载800处在漂浮状态。当流入气控二通阀的第一端的气体压力小于或等于气控二通阀的预设压力时，气控二通阀的第二端与第三端之间不会连通。也就是说，当流入气控二通阀的第一端的气体压力小于或等于气控二通阀的预设压力时，气控二通阀控制第一气路处在关断状态，保证负载气缸300负载气缸300不会失压，进而保证负载800不会发生坠落的情况。当流入气控二通阀的第一端的气体压力再次恢复，即流入气控二通阀的第一端的气体压力大于气控二通阀的预设压力时，气控二通阀控制第一气路再次处在导通状态，压缩气体进入负载气缸300，使平衡机构400承载的负载800处在漂浮状态。
39.在一种可能实现的方式中，参照图1，上述气控自动平衡装置还可以包括气控精密减压阀500。气控精密减压阀500可以设在第一气路上，且气控精密减压阀500位于气体供给单元100与气路控制开关200之间，用于对流入负载气缸300的压缩气体进行二次减压。
40.在实际应用过程中，可以手动设置气控精密减压阀500的初始输出压力，用以平衡平衡机构400等非负载的重量。在第一气路中，压缩气体由气体供给单元100输出后，依次通过气控精密减压阀500、气控二通阀后直接进入负载气缸300内。
41.在一种可能实现的方式中，参照图1，上述气控自动平衡装置还可以包括力控比例阀600。力控比例阀600可以设在第二气路上，且力控比例阀600可以位于气体供给单元100与气控精密减压阀500之间。力控比例阀600与上述平衡机构400连接，用于对气体供给单元100输出的压缩气体的压力进行调整，以使气体供给单元100输出的压缩气体的流量随着负载800的重量变化。
42.在一种可能实现的方式中，参照图1，上述气控自动平衡装置还可以包括力控减压阀700。力控减压阀700可以设在第二气路上，且力控减压阀700位于气体供给单元100与力控比例阀600之间，用于保证输入上述力控比例阀600的压缩气体的压力在预设范围内。
43.在实际应用过程中，上述第二气路可以用于根据上述负载800的重量变化，调整进入上述负载气缸300的压缩气体的压力。具体地，当负载800的重量发生变化时，压缩气体经过力控比例阀600后输出与负载800的重量相匹配的压缩气体，进而控制气控精密减压阀500输出大流量的由力控比例阀600输出的压缩气体，通过气控二通阀后供给负载气缸300，以支撑负载800。也就是说，输入负载气缸300的压缩气体的压力会随上述负载800的重量的变化会发生相应的变化，从而会实现气控自动平衡装置自动平衡，进而实现负载800处在“漂浮”状态。当负载气缸300的输出端的操作力作用在杠杆与负载气缸300的连接处时，就可以轻便的实现负载800上下浮动。值得注意的是，负载800的浮动距离与负载气缸300的形成有关。上述预设范围可以根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不作具体限制。
44.在一种可能实现的方式中，参照图1，上述平衡机构400可以为杠杆，负载800可以位于杠杆的端部。具体地，负载800、力控比例阀600、负载气缸300串联分布。其中，力控比例阀600居中，负载800通过杠杆和负载气缸300相连，通过设置不同的杠杆的力臂比例来适应负载和力控比例阀600量程间的匹配关系。
45.本发明实施例还提供了一种气控自动平衡系统。该气控自动平衡系统可以包括上述技术方案中提到的气控自动平衡装置。
46.与现有技术相比，本发明提供的气控自动平衡系统的有益效果与上述技术方案所述的气控自动平衡装置的有益效果相同，此处不做赘述。
47.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
48.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。