CN100449158C - 变比反馈式数字流体缸 - Google Patents

Abstract

本发明变比反馈式数字流体缸属于流体缸技术领域，特别是自反馈式数字化驱动液压缸的反馈控制技术领域。为了使流体缸的活塞能高速运动又精确定位，把流体缸中的反馈杆7分为活塞端反馈杆7-1和控制阀端反馈杆7-2，活塞端反馈杆7-1一端设有变速装置6；控制阀端反馈杆7-2一端设有离合器13；离合器13设在能与变速装置6接合的位置；数控装置1控制驱动电机2的转动，数控装置1控制离合器13的不同离合端子12与变速装置6接合或脱开。数控装置1把活塞行程分为长距离高速运动段和微距离慢速精确运动段，在不同的运动段启动不同的离合端子12，使控制阀阀芯14获得不同的反馈变量，控制活塞不同运动速度和定位精度。

Description

变比反馈式数字流体缸

技术领域

本发明属于流体缸技术领域，特别是自反馈式数字化驱动液压缸的反馈控制技术领域。

背景技术

数字液压缸技术充分体现了数字液压技术的特点和优势，起源于上世纪六、七十年代，由于德国、日本以及中国等国家在这个领域的不断研究和完善，使数字流体缸技术逐渐达到了实用阶段。

现有实际应用的数字缸由数控装置、步进电机和带有控制阀的缸体组成，控制阀的作用是实现对缸体活塞运动的起、停和运动方向的控制。数字式液压缸的基本工作原理是微机发出控制脉冲序列信号，经放大后驱动步进电机运动，开启数字阀，从而驱动液压缸运动。在机械反馈式数字液压缸中，活塞的运动通过与活塞螺纹连接的反馈杆反馈到控制阀，构成了自动调节的内部位置闭环和速度闭环。液压缸的位移与控制脉冲的总数成正比；液压缸的运动速度与控制脉冲的频率成正比；对应于数控装置一个脉冲信号下活塞的行程被称为脉冲当量。在现有数字液压缸技术中采用的是单一反馈杆控制，始终存在运动速度与定位精度的矛盾，由于其反馈采用的是直接连通的反馈杆，反馈信号采集处的反馈速度和反馈信号输出点的速度比只有为1∶1这一种。即在数控信号频率不变情况下，要获得高速度，则需要增大脉冲当量，最直接的方式就是加大活塞螺母与反馈丝杆的螺旋导程，活塞前进速度得以提高，但这种方式降低了定位精度；同样，为得到高的定位精度，需要减小脉冲当量，如果将活塞螺母与反馈丝杆的螺旋导程减小，满足了定位精度的要求，但同时也会使数字缸的工作速度降低。这种速度与精度的矛盾，在现有方案中，从结构本身无法克服，极大地限制了数字液压缸的推广和使用。现有的解决方法是：采用复杂的控制***，增大脉冲频率，提高运动速度，从而间接补偿结构的缺陷。由于受到步进电机直接起动频率和液压缸结构的限制、造成了整个控制***变得复杂、成本大幅度上升，很难同时做到高精度和高速度的统一，这个问题成为了制约现有数字液压缸工业化应用的瓶颈，使其难以获得广泛的推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用变比反馈机构，将液压缸活塞运动时的行程(速度)变量，转化为不同大小的反馈变量，进而对活塞运动速度、定位精度等参数实现可变控制的流体缸。

本发明的构思是：将现有流体缸中连接活塞9和控制阀4的反馈杆7截分成两段，即活塞端反馈杆7-1和阀芯端反馈杆7-2。活塞端反馈杆7-1和阀芯端反馈杆7-2两者的相临端，分别设变速装置6和离合器13。变速装置6把活塞9传给活塞端反馈杆7-1的一种反馈速度变为多种反馈速度。通过数控装置1控制使离合器13中的某一选定离合端子12与对应变速装置6的速度输出端子11接合，使离合器13可获得所需的不同速度，通过离合器传动阀芯端反馈杆7-2，再由阀芯端反馈杆7-2另一端上的连接套5将反馈速度传递给控制阀阀芯14，从而使控制阀4获得不同的负反馈变量。由此实现对活塞9运动速度、定位精度等运动参数的调节，可以根据需要实现活塞的快速或慢速(精确)运动。

本发明的结构：

1.现有的反馈式流体缸，包括数控装置1、缸体8。缸体8中设有控制阀4和活塞9，控制阀4中设有控制阀阀芯14，控制阀阀芯14与驱动电机2通过旋转滑套3连接；控制阀4和活塞9之间设有驱动装置和反馈装置，反馈装置中有一根可旋转的反馈杆7。控制阀4一般是滑阀式换向阀，作用是实现对活塞运动的起、停和运动方向的控制。现有的数字流体缸的活塞9中有固定螺母10和反馈杆7上的螺纹啮合，反馈杆7另一端与控制阀阀芯14有螺旋副相连。这样活塞的运动变量行程量反馈回控制阀，并通过控制阀实现对活塞运动参数的控制，在流体缸内部形成了负反馈控制***。为了实现对活塞9运动速度的控制，需要对反馈变量进行调控，在同一流体缸需要具有几种不同反馈变量，本发明的下述技术改进能够实现选择可控的多种反馈变量，从而实现活塞不同的运动参数。

2.本发明将现有的反馈杆7分为活塞端反馈杆7-1和控制阀端反馈杆7-2，活塞端反馈杆7-1一端与活塞9以螺旋副方式连接，活塞端反馈杆7-1另一端设有变速装置6；控制阀端反馈杆7-2一端与控制阀阀芯14以运动副方式连接，控制阀端反馈杆7-2另一端设有离合器13；离合器13设在能与变速装置6接合的位置；数控装置1控制驱动电机2的转动，数控装置1控制离合器13的不同离合端子12与变速装置6接合或脱开。一般是根据活塞9的位移精确度的需要，数控装置1在活塞9位移到设定位置时发出相应的控制指命，驱动不同的离合端子12与不同转速的离合器13速度输出端11接合或脱开，使控制阀4获得速度不同的反馈信号，从而修正、调整控制阀4对活塞9输出驱动能量的大小，或开关驱动能量。

控制阀端反馈杆7-2经连接套5与控制阀阀芯14以运动副方式连接。这是控制阀端反馈杆7-2向控制阀4传递转动变量的优选方案。当然也可用速度合成机构来传递反馈变量。

变速装置6设有一个或多个速度输出端11，能将活塞9的一种速度状态变为输出端的另一种或多种转速，根据需要变速装置6与活塞端反馈杆7-1的连接结构有多种，速度输出端11的转速可以高于或者低于活塞端反馈杆7-1的转速。离合器13设有一个或多个离合端子12，变速装置6的每个速度输出端11都配有一个能相接合的离合端子12。离合器13应设计成在某一状态时，多个离合端子12中只有一个离合端子12与多个速度输出端11中的一个速度输出端11接合，在不同的时段，可以是不同的离合端子12与不同的速度输出端11接合。什么状态、什么时间、哪一个离合端子12与速度输出端11接合，由数控装置1控制。数控装置1根据预定程序，在活塞运动到适当位置时发出相应的指令。

为了使反馈结构简单、可靠性好、反馈变量准确，将反馈杆7、速度输出端11、离合端子12、连接套5设计在同一旋转轴线。

变速装置6是齿轮变速装置、滚珠轴承变速装置、摩擦轮变速装置的某一种。只要能将一种输入转速变为另一种或多种输出转速的装置都可以作为本发明的变速装置6。

本发明的控制驱动电机2是步进电机、伺服电机的某一种。

本发明中连接套5与控制阀4之间的连接运动副包括螺旋副或凸轮副，即可用螺旋副，也可用凸轮副。

上述结构实现反馈控制的过程如下：

1、数字流体缸的三种工作状态

(1)静止状态如图1、2，高压流体由控制阀4的进油口P通入控制阀，由于控制阀阀芯14上的轴肩的密封作用，流体未通入缸体8的油腔内，这时活塞停止不动。

(2)前进状态如图3、图4所示，当步进电机2受数控装置1的脉冲数字信号驱动，通过滑套3的键带动控制阀阀芯14转动，由于控制阀阀芯14端头有运动副与连接套5连接，因而控制阀阀芯14在转动的同时还产生远离步进电机2方向的轴向移动。高压流体经控制阀阀芯14移动后所形成的轴肩与阀体孔道间的缝隙及缸体中的流道进入缸体的无杆腔，有杆腔的流体经流道从T口排出流体。流动方向见图3、图4，从而无杆腔的高压流体推动活塞9向前运动。

(3)后退状态如图5，改变步进电机的转向，使控制阀阀芯14向靠近步进电机方向移动，高压流体经控制阀阀芯14移动后所形成的轴肩与阀体孔道间的缝隙及缸体中的流道进入缸体的有杆腔，无杆腔的流体经流道从T口排出流体。流动方向见图5，从而有杆腔的高压流体推动活塞9向后退回。

2、实现变比反馈的控制过程

在活塞9前进或后退时，其运动会通过反馈杆7-1和7-2反馈到控制阀4，其反馈过程是这样的：活塞9运动时带动其中的螺母10一起运动，由于螺母10与反馈杆7-1的螺旋作用，反馈杆7-1产生旋转运动，通过变速装置、离合器，从而带动连接套5转动，由于连接套5与控制阀阀芯14有运动副连接；从而有将控制阀阀芯14拉向原位的动作，形成位置的负反馈。由于变速装置6能按不同传动比输出多种反馈速度，变速装置6的每个输出端11各有不同的转速。数控装置1控制离合器离合端子12与变速装置输出端11的接合情况如图3、图4，当需要活塞作高速运动时，可以通过数控装置1的控制信号使离合端子12与变速装置输出端11中的大减速比端子接合，使得离合端子12获得经过变速装置大减速后的低反馈速度。同样当需要活塞作低速精确运动时，可以通过数控装置1的控制信号使离合端子12与变速装置输出端11中的小减速比端子或者增速比端子接合，使得离合端子12获得一个较高反馈速度。离合端子通过控制阀阀芯端反馈杆7-2，使连接套5可以按几种不同的转速转动，控制阀可以获得不同的反馈变量，实际上就等同于流体缸有不同的几根反馈杆，可以得到几个不同的脉冲当量，

因此在活塞运动中可以方便地产生高速运动或精确的慢速运动，很好地满足了不同工作要求的需要。

本发明的优点：本发明研制的数字液压缸采用了变比反馈机构和分段控制方法，可以由数控装置统一控制。由于设计了变比反馈机构，可以通过数控装置1的控制信号使离合端子12与变速装置输出端11的不同速度比端子接合，使得离合端子12获得经过变速后的低反馈速度或者一个较高反馈速度。离合端子通过控制阀阀芯端反馈杆7-2，使连接套5可以按几种不同的转速转动，可以在控制阀和活塞之间实现可控制的不同反馈速比的反馈运动，活塞可以方便地产生高速运动或精确的慢速运动。因此可以采用分段控制的方法，用同一流体缸同时达到高速运动和精确定位的目的。例如：需要活塞运动302.44mm，我们在数控装置1中预设了相应程序，自动进行分段，如分为：300mm和2.44mm两段，在开始阶段利用变速装置和离合器接合的大变速比状态反馈，高速运动300mm，完成高速运动后，数控装置1根据预定程序，在活塞运动到相应位置时发出指令，变速装置和离合器自动切换到小变速比反馈状态，实现精确慢速运动2.44mm，从而确保最终行程为300mm+2.44mm。这样的控制方法和结构使数字流体缸在产品结构、控制***和使用条件等方面都产生了巨大的改进：

1)在一定的脉冲频率和电机步距角不变的情况下，活塞行程的定位精度取决于脉冲当量，由反馈杆7的螺旋导程决定；同一导程难以同时满足高速度运动与精确定位的需要，而采用变比反馈等于有多种导程反馈杆7，可以很好地克服高速度运动与精确定位的矛盾。

2)由于采用了本机械机构，实现了活塞9即快速运动又可精度定位的统一，可以根据使用要求设计流体缸的机械机构，使得缸体工作准确、可靠，控制***简略，操作方便。

3)由于可以在数控装置1脉冲频率不高的一般情况下，活塞9能获得工业要求的快速运动又可精度定位。从而控制***不再需要细分驱动器和智能控制模块，数字式流体缸制造成本降1/3～1/5。

4)在数控装置1同样脉冲当量的情况下，由于反馈速度提高，使得控制阀4工作平衡时的阀口开度加大，对油液过滤精度的要求降低，液压***得到简化，运行费用大大降低。

5)由于受步进电机2启动频率的限制，如在满足0.01mm的定位精度时，现有数字流体缸的活塞9全程只能达到30mm/s的一个运动速度。采用本发明变比反馈机构后，活塞9的快速阶段和慢速阶段的平均运动速度可以容易地达到200mm/s以上，并且定位精度保证在0.01mm的等级。同时由于不需要特别大导程的丝杆，流体缸所需丝杆的加工变得比较容易。

6)提升定位精度。如按照满足0.01mm的定位精度设计流体缸，在变速装置采用增速设计后，可以减小流体缸的脉冲当量。采用本发明的数字流体缸可以在不需要很小步距角的步进电机和小导程的精密丝杆的情况下，可以将活塞9的定位精度由0.01mm提升至0.002mm的等级，实现高定位精度。

总起来，本发明的变比反馈式数字式流体缸可以满足1m以上大行程，同时活塞速度在10～500mm/s范围可调的技术要求。

附图说明

图1是本发明的基本原理图；

图2是本发明活塞处于静止状态的示意图；

图3是本发明活塞处于快速前进状态的示意图

图4本发明活塞处于精确前进状态的示意图；

图5是本发明活塞处于后退状态的示意图；

图中1是数控装置、2是控制驱动电机、3是旋转滑套、4是控制阀、5是连接套、6是变速装置、7是反馈杆、7-1是活塞端反馈杆、7-2是阀芯端反馈杆、8是缸体、9是活塞、10是固定螺母、11是变速装置输出端、12是离合端子、13是离合器、14是控制阀阀芯。

具体实施方式

实施例1

本发明变比反馈式数字流体缸，包括现有数控流体缸也具有的部件及其结构是：数控装置1、控制驱动电机2、缸体8，以及缸体8中的活塞9、控制阀4和反馈杆7，控制阀阀芯14与控制驱动电机2以旋转滑套3方式连接，控制阀4是滑阀式换向阀。控制阀4的作用是实现对活塞运动起停和运动方向改变控制。本实施例控制驱动电机2用步进动电机。本实施例数字流体缸中的反馈机构是：

本发明的反馈杆由两段组成，其中在相邻活塞9的一段上是活塞端反馈杆7-1，活塞端反馈杆7-1一端有螺纹，与活塞9上固定的螺母10保持螺旋副方式连接，另一端固定连接着一个有A、B、C三个速度输出端子11的滚珠轴承变速装置，其中，A端子与活塞端反馈杆7-1直接接通，A端子转速与活塞端反馈杆转速的速比为1∶1。活塞9的任何一个往复运动速度，在滚珠轴承变速装置速度输出端都可有A、B、C三个速度输出端子11的三种不同的转动速度输出，这三种转动速度之间的比值可以根据需要，通过设计不同滚珠轴承变速装置的方式确定。一般在活塞9的往复运动定位精度为0.01mm的情况下，滚珠轴承变速装置的三种转速的速度之比可以是：A∶B∶C＝9∶3∶1。

前述将现有数控流体缸的另一段反馈杆是相邻控制阀4的控制阀阀芯端反馈杆7-2，控制阀阀芯端反馈杆7-2一端与控制阀4以螺旋副保持连接，另一端固定连接有电磁离合器13。电磁离合器13有能与齿轮变速装置A、B、C三个速度输出端子11接合的X、Y、Z三个离合端子12，其中离合端子12分别由相应的电磁铁控制其接合或脱开动作。每个电磁铁都与数控装置1相连，受数控装置1的控制，这样三个离合端子X、Y、Z在不同的时间，可以分别与A、B、C三个滚珠轴承变速装置的速度输出端子接合，即：A→X、或B→Y、或C→Z三种组合方式。因此三个离合端子所得到的转速的比值也为X∶Y∶Z＝9∶3∶1，其中X端子的转速与活塞端反馈杆7-1的转速相等。如果活塞端反馈杆7-1的转速是900转/分，则X端子输出的转速是900转/分，Y端子的转速为300转/分，Z端子为100转/分。离合端子通过控制阀阀芯端反馈杆7-2，使连接套5也可以在不同时间按三种不同的转速转动，因此在不同时间控制阀能得到三种不同反馈控制速度，实质上是不同时间可获得三个不同的脉冲当量，A→X、B→Y、C→Z三种组合方式所得的脉冲当量之比为1∶3∶9，活塞可以得到三种不同速度比值为1∶3∶9的运动速度。

离合器13设在能与变速装置6接合的位置。

本实施例数控装置1控制活塞9运动的过程是：

譬如要求活塞9伸出缸体141.85毫米。首先，通过设计确保活塞的运动定位精度为高于0.01mm，其次，数控装置1自动对整个行程进行分段，如分为：140mm和1.85mm两段，在开始阶段利用变速装置和离合器接合的大变速比状态反馈，高速运动140mm，完成高速运动后，变速装置和离合器自动切换到小变速比反馈状态，实现精确慢速运动1.85mm，从而确保最终行程为140mm+1.85＝141.85mm，如可以通过数控装置1的控制信号，使离合端子12中的X端子与变速装置输出端11的A端接合，或者离合端子12中的Z端子与变速装置输出端11的C端接合。在脉冲当量＝0.01mm，数控装置的控制脉冲频率＝3000/s时，数控装置1的控制信号首先使得，处于离合端子12中的Z端子与变速装置输出端11的C端接合，反馈信号按9∶1减速传动传递，则活塞运动的脉冲当量较大，活塞实现高速运动，活塞前进速度为270mm/s；高速运动完成了140mm的行程后，数控装置1按程序，发出新的控制信号，使得处于离合端子12中的X端子与变速装置输出端11的A端接合，反馈信号按1∶1传递，则活塞运动的脉冲当量较小，活塞实现慢速精确运动，前进速度为30mm/s，全程的平均速度为266mm/s。既保证了行程的定位精度，又满足了高速运动的需要。

实施例2

如实施例1，其区别仅在于变速装置速度输出端11和离合器13的离合端子12数量和相对比例不同。三个速度输出端11的滚珠轴承变速装置换为五个速度输出端11的齿轮变速装置，即A、B、C、D、E五个速度输出端子11，其中，A端子与活塞端反馈杆7-1直接接通，A端子转速与活塞端反馈杆转速的速度比为1∶1。电磁离合器13也有分别可与这五个速度输出端子11相接合的U、W、X、Y、Z五个离合端子12。

控制阀端反馈杆7-2经连接套5与控制阀4以螺旋副方式连接。

齿轮变速装置A、B、C、D、E五个速度输出端子11的输出速度通过设计不同变速装置结构形式和尺寸，进行调整。如在活塞9的往复运动定位精度为0.01mm的情况下，变速装置A、B、C、D、E五个速度输出端子11的输出速度值之比可以是：16∶8∶4∶2∶1。

同实施例1一样，数控流体缸的另一段反馈杆是相邻控制阀4的控制阀阀芯端反馈杆7-2，控制阀阀芯端反馈杆7-2一端与控制阀4以螺旋副保持连接。控制阀端反馈杆7-2的另一端固定连接有电磁离合器13，电磁离合器13有能与齿轮变速装置五个速度输出端11接合的U、W、X、Y、Z共5个离合端子12，离合端子12分别由相应的电磁铁控制其接合或脱开动作。每个电磁铁都与数控装置1相连，受数控装置1的控制，这样U、W、X、Y、Z五个离合端子12在不同的时间，可以分别与A、B、C、D、E五个速度输出端子11接合，即：A→U、或B→W、或C→X、或D→Y、或E→Z五种组合方式。因此五个离合端子所得到的转速的比值也为16∶8∶4∶2∶1，其中U端子的转速与活塞端反馈杆7-1的转速相等。如果活塞端反馈杆7-1的转速是800转/分，则U端子输出的转速是800转/分，W端子的转速为400转/分，X端子为200转/分，Y端子的转速为100转/分，Z端子为50转/分。离合端子通过控制阀阀芯端反馈杆7-2，使连接套5也可以在不同时间按5种不同的转速转动，因此在不同时间控制阀能得到5种不同反馈控制速度，实质上是不同时间可获得5个不同的脉冲当量，A→U、B→W、C→X、D→Y、、E→Z共5种组合方式所得的脉冲当量之比为1∶2∶4∶8∶16，活塞可以得到5种不同速度比值为1∶2∶4∶8∶16的运动速度。

另外，反馈杆7、速度输出端11、离合端子12、连接套5和控制阀4具有同一旋转轴线。

本实施例数控装置1控制活塞9运动的过程是：

譬如要求活塞9伸出缸体分别按大约为120mm/s和240mm/s两种不同的速度运动152.43mm和533.78mm，完成两个行程的工作。首先，通过设计确保活塞的运动定位精度为高于0.01mm，其次，数控装置1自动对整个行程进行分段，如把152.43mm分为：151mm和1.43mm两段；把533.78mm也分为531mm和2.78mm两段。

在第一行程的开始阶段，数控装置1的控制信号首先使得，变速装置和离合器大变速比状态反馈状态接合，如可以通过数控装置1的控制信号，使离合端子12中的X端子与变速装置输出端11的C端接合，反馈信号按4∶1减速传动传递，则活塞运动的脉冲当量较大，活塞实现高速运动，在脉冲当量＝0.01mm，数控装置的控制脉冲频率＝3000/s时，活塞前进速度为120mm/s；高速运动151mm，完成高速运动后，数控装置1按程序，发出新的控制信号，变速装置和离合器自动切换到小变速比反馈状态，使得处于离合端子12中的X端子与变速装置输出端11的A端接合，反馈信号按1∶1传递，则活塞运动的脉冲当量较小，活塞实现慢速精确运动，前进速度为30mm/s，实现精确慢速运动1.43mm，从而确保最终行程为151mm+1.43＝152.43mm，而全程的平均速度为119.95mm/s。

接下来，在第二行程的开始阶段，数控装置1的控制信号可首先使离合端子12中的Y端子与变速装置输出端11的D端接合，反馈信号按8∶1传递减速传动，则活塞运动的脉冲当量较大，活塞实现高速运动，在脉冲当量＝0.01mm，数控装置的控制脉冲频率＝3000/s时，活塞前进速度为240mm/s；高速运动531mm，完成高速运动后，数控装置1按程序，发出新的控制信号，变速装置和离合器自动切换到小变速比反馈状态，使得处于离合端子12中的X端子与变速装置输出端11的A端接合，反馈信号按1∶1传递，则活塞运动的脉冲当量较小，活塞实现慢速精确运动，前进速度为30mm/s，实现精确慢速运动2.78mm，从而确保最终行程为531mm+2.78＝533.78mm，，而全程的平均速度为238.9mm/s。

整个行程保证了行程的定位精度，又满足了高速运动的需要。

实施例3

如实施例1，但三个速度输出端11的滚珠轴承变速装置换为有A、B二个速度输出端11的摩擦轮变速装置，其中，A端子与活塞端反馈杆7-1直接接通，速度比为1∶1。活塞9的任何一个往复运动速度，在摩擦轮变速装置速度输出端11都可有2种不同的转动速度输出，这2种转动速度之间的比值可以根据需要，通过设计不同摩擦轮变速装置的确定。如在活塞9的往复运动定位精度为0.01mm的情况下，摩擦轮变速装置的2种转速的速度比可以是1∶4。如果A端子输出的转速是100转/分，则B端子的转速为400转/分。

电磁离合器13也有X、Y 2个与速度输出端11相接合的离合端子12，离合端子12分别由相应的电磁铁控制其接合或脱开动作。每个电磁铁都与数控装置1相连，受数控装置1的控制，这样X、Y2个离合端子在不同的时间，可以分别与A、B二个齿轮变速装置的速度输出端子接合，即：A→X、或B→Y二种组合方式。因此2个离合端子所得到的转速的比值也为1∶4，其中X端子的转速与活塞端反馈杆7-1的转速相等。如果活塞端反馈杆7-1的转速是100转/分，则X端子输出的转速是100转/分，Y端子的转速为400转/分。离合端子通过阀芯端反馈杆7-2，使连接套5也可以在不同时间按2种不同的转速转动，因此在不同时间控制阀能得到2种不同反馈控制速度，实质上是不同时间可获得2个不同的脉冲当量，A→X、B→Y2种组合方式所得的脉冲当量之比为4∶1，活塞可以得到2种不同定位精度的运动，运动定位精度的数值比为4∶1，可以用此方法来提升数字流体缸的定位精度。

离合器13设在能与变速装置6接合的位置。

控制阀端反馈杆7-2经连接套5与控制阀4以凸轮副方式连接。

本实施例控制驱动电机2用伺服电机。

本实施例数控装置1控制活塞9运动的过程是：

譬如要求活塞9伸出缸体的行程为141.85mm和150.025mm。运动速度不作要求。

首先，通过设计确保活塞的运动定位精度为0.01mm。

如果不采用本发明，只用定位精度＝0.01mm的数字流体缸，是无法满足第二个行程的定位精度的要求的。现在可以通过本发明实现用定位精度0.01mm的结构，实现0.025mm的定位精度。

其次，数控装置1自动对整个行程进行分段，分为：141.85mm段和后续的150.025-141.85＝8.175mm段，在开始阶段通过数控装置1的控制信号，使离合端子12中的X端子与变速装置输出端11的A端接合，反馈信号按1∶1传递，在脉冲当量＝0.01mm，数控装置的控制脉冲频率＝3000/s时，活塞按精度为0.01mm，速度为30mm/s运动141.85mm，达到指定位置。

接下来，数控装置1按程序，发出新的控制信号，处于离合端子12中的Y端子与变速装置输出端11的B端接合，反馈信号按1∶4增速传动传递，则活塞运动的脉冲当量变小，活塞可以实现更高的定位精度。这时的脉冲当量为0.01/4＝0.025mm，只需数控装置发出327个脉冲信号，活塞就可前进0.025×327＝8.175mm的行程。由此可以达到用低精度流体缸实现高精度的运动要求的目的。

Claims (8)

1、变比反馈式数字流体缸，包括数控装置(1)、缸体(8)，缸体(8)中设有控制阀(4)和活塞(9)，数控装置(1)控制驱动电机(2)的转动，控制阀(4)中设有控制阀阀芯(14)，控制阀阀芯(14)与驱动电机(2)通过旋转滑套(3)连接；控制阀(4)和活塞(9)之间设有驱动装置和反馈装置，反馈装置中有一根可旋转的反馈杆(7)，反馈杆(7)分为活塞端反馈杆(7-1)和控制阀端反馈杆(7-2)，活塞端反馈杆(7-1)一端与活塞(9)通过固定螺母(10)，以螺旋副方式连接，控制阀端反馈杆(7-2)一端与控制阀阀芯(14)以运动副方式连接，其特征在于：活塞端反馈杆(7-1)与控制阀端反馈杆(7-2)的连接方式如下：

活塞端反馈杆(7-1)另一端设有变速装置(6)；控制阀端反馈杆(7-2)另一端设有离合器(13)；离合器(13)设在能与变速装置(6)接合的位置；数控装置(1)控制离合器(13)的不同离合端子(12)与变速装置(6)接合或脱开。

2、根据权利要求1所述的变比反馈式数字流体缸，其特征在于：控制阀端反馈杆(7-2)相连的连接套(5)与控制阀阀芯(14)以运动副方式连接。

3、根据权利要求1所述的变比反馈式数字流体缸，其特征在于：变速装置(6)设有一个或多个速度输出端(11)，能输出一种或多种转速；离合器(13)设有一个或多个离合端子(12)，变速装置(6)的每个速度输出端(11)都配有一个能相接合的离合端子(12)。

4、根据权利要求1或3所述的变比反馈式数字流体缸，其特征在于：数控装置(1)控制不同离合端子(12)与变速装置(6)的不同速度输出端(11)接合或脱开，使离合器(13)获得不同的转速，从而控制阀端反馈杆(7-2)获得不同的反馈转速。

5、根据权利要求1所述的变比反馈式数字流体缸，其特征在于：反馈杆(7)、速度输出端(11)、离合端子(12)、连接套(5)具有同一旋转轴线。

6、根据权利要求1所述的变比反馈式数字流体缸，其特征在于：变速装置(6)是齿轮变速装置、滚珠轴承变速装置、摩擦轮变速装置的某一种。

7、根据权利要求1所述的变比反馈式数字流体缸，其特征在于：控制驱动电机(2)是步进电机、伺服电机的某一种。

8、根据权利要求2所述的变比反馈式数字流体缸，其特征在于：连接套(5)与控制阀阀芯(14)之间的连接运动副是螺旋副或凸轮副中的一种。

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