动作转换装置改进方案

苗壮

摘 要：本装置的设计解决了直行程气缸能实现将直线位移转换成角位移。其转换装置主要由凸轮板，支架，联轴节，动作转换单元组成。传动通过反馈连接板及连接丝杆与气缸活塞杆的定位连接实现。该动作转换装置配套在直行程气缸上，气缸的活塞杆运动时带动凸轮板同步运动，凸轮板驱动转换单元内部转换机构，进而转换成转换单元输出轴的角位移。

关键词：动作转换单元；凸轮板；反馈连接板；直行程气缸；直线位移转换成角位移

1 铰链式反馈装置

直行程气缸常配置阀门定位器、位置变送器等控制设备来调节气缸的输出行程，这些仪表控制设备的检测单元通常基于旋转电位器设计，因此此类控制仪表通常检测角度信号作为反馈完成对气缸的控制。而目前关于直行程气缸上所配套的反馈机构一般由铰链，连杆及摇臂组成转换机构，将气缸活塞杆的直线位移转换成角位移输出到控制设备。种转换形式存在如下缺点：安装复杂（为保证线性，需要将气缸活塞杆拉出到行程的50%，保证反馈摇臂处于其动作轨迹的中点位置，之后通过铰链连接反馈连接板与摇臂，且需要调整连杆的长度），而且隨着气缸行程的变大，其反馈机构中的摇臂和反馈连接板的尺寸也会相应的变化，最终使得反馈机构整体尺寸变大，这样会受到现场安装空间的限制，并且此类转反馈连杆机构的线性受气缸行程变化的影响较大，最终影响到控制设备的控制精度。

2 动作转换装置发明内容及目的

为了解决铰链式反馈装置的缺点，更加灵活满足实际应用情况，突破现有的应用方案，设计了一种新型转换装置，该装置所采用的技术方案是：凸轮板通过反馈连接板及连接件与气缸活塞杆端定位连接；转换单元内部导向轮及耐磨垫保证凸轮板随气缸活塞杆同步平行运动；转换单元将凸轮板的直线行程转换成0～90°的角行程。

3 方案的应用

动作转换器的转换过程及应用如下：首先将凸轮板插入动作转换单元，转动联轴节使长臂上的小轴进入凸轮板沟槽中，并使凸轮板运动位移L1到起点0位置，通过反馈连接板和连接丝杆与凸轮板连接，并将动作转换单元通过四个直径为A的固定孔固定在直行程气缸的拉杆上。通过支架连接位置变送器与动作转换单元的输出轴。当气缸活塞杆由起始点0位置开始运动时，同时带动凸轮板沿同一方向作同步直线运动，凸轮板上的沟槽驱动动作转换单元中小轴沿着固定的斜率运动，进而带动长臂做以短轴为轴心半径R1的转动。长臂上同样加工有沟槽，短臂上的小轴处于长臂的沟槽之中，长臂转动带动短臂以输出轴为轴心半径为R2转动，在凸轮板由起点O运动到终点D时，长臂完成45°角的转动。根据圆周角定理：同弧或等弧所对圆周角等于它所对圆心角的一半。由长臂和短臂之间的关系，可得短臂可完成90°角的转动，进而将气缸活塞杆的直线位移转换成输出轴的角位移（0～90°）输出。

4 方案的改进

上述动作转换装置通过在现场的使用，做出以下改进：（1）原有凸轮板为整张长方形不锈钢板，角度转动销轴在凸轮板斜槽中滑动；修改后凸轮板为单斜边式镀锌铁板，角度转动销轴紧贴斜边移动。（2）原有凸轮板定位靠2个凸轮限位；修改后凸轮板定位靠2个凸轮及定位销限位，凸轮板下方开有定位槽，下底板安装有定位销及凸轮。（3）原有动作转换器转换为45°两级传动，即凸轮板全行程情况下，摇臂旋转45°，再通过摇臂专递90°信号给定位器；修改后动作转换器为一级传动，传动角度为50°，传动部分减少一摇臂及相关零件。同时因为较少一个摇臂，故动作转换器整体高度减少约12mm。

5 方案的优势

（1）通用性能强，可适应各种不同缸径，不同行程的气缸应用，尤其是对于长行程气缸的应用。（2）结构简单，紧凑。（3）与气缸配套使用时安装简单，节省安装空间。

6 结束语

以上是动作转换装置改进方案的具体内容，在气动执行机构领域中应用广泛，此方案突破现有的应用方案，通用性能好，可配合使用不同行程的气缸和不同品牌的智能定位器，使反馈精度提高。

参考文献

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