CN107387810A - 一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸 - Google Patents

一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸，其伺服电机主轴与螺杆连接，螺杆另一端与阀芯的内螺纹配合，阀芯嵌装于阀套内，螺杆带动阀芯沿阀套轴向滑动，阀套嵌装于阀体内，阀芯外侧壁设有多个凸台，阀套内侧壁设有与阀芯凸台相对应的沟槽，阀芯和阀套配合构成三位四通液压阀，阀体侧壁径向设有与三位四通液压阀相对应的油路通孔，阀套在靠近缸体端设有内螺纹与滚珠丝杠的外螺纹配合，阀套在滚珠丝杠带动下可沿阀体轴向滑动，滚珠丝杠另一端嵌装于空心的活塞杆中，丝杠螺母设置在活塞杆的活塞上。本发明在阀芯外侧增加了阀套结构，通过阀套的随动实现液压缸的位置动态反馈，从而断开了阀芯与滚珠丝杠的机械联接，改善了阀芯的可控性。

Description

一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸
技术领域
本发明涉及数字液压技术领域，具体涉及一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸。
背景技术
传统的数字液压缸基本分为步进/伺服电机直接驱动和控制液压阀的阀芯运动，配以滚珠丝杠与阀芯直接连接的机械反馈结构，可以实现直接数字信号控制，并且能达到0.01mm的位置控制精度。但是，由于阀芯一端与步进/伺服电机的输出轴联接，另一端与液压缸的滚珠丝杠联接，两端会同时受到步进/伺服电机的推动力和滚珠丝杠的反馈力，在全工作周期内不易实现推动力和反馈力的动态匹配，影响了阀芯及液压缸的动态响应，也存在着失效隐患。
发明内容
针对上述存在问题，本发明提出一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸结构，可以解决数字液压缸阀芯的两向固联问题，从根本上改善阀芯的受力情况，从而使阀芯运动性能得到提高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸，包括伺服电机、螺杆、阀芯、阀套、阀体、滚珠丝杠、丝杠螺母、活塞杆、缸体，伺服电机的主轴通过联轴器与螺杆一端连接，螺杆另一端与阀芯的内螺纹相配合，阀芯嵌装于阀套内，螺杆可带动阀芯沿阀套轴向滑动，阀套嵌装于阀体内，阀芯的外侧壁设有多个凸台，阀套的内侧壁设有与阀芯的凸台相对应的沟槽，阀芯和阀套配合构成三位四通液压阀，阀体侧壁径向设有与三位四通液压阀相对应的油路通孔，阀套在靠近缸体端设有内螺纹与滚珠丝杠一端的外螺纹相配合，阀套在滚珠丝杠带动下可沿阀体轴向滑动，滚珠丝杠另一端嵌装于空心的活塞杆中，丝杠螺母设置在活塞杆的活塞上，滚珠丝杠只能做转动，所述活塞杆在内部摩擦力及外负载的作用下，只能做平动，不可做转动。
本发明在数字液压缸阀芯外侧增加了阀套结构，通过阀套的随动实现液压缸的位置动态反馈，从而断开了阀芯与滚珠丝杠的机械联接，改善了阀芯的可控性。本发明的阀芯由伺服电机带动控制，阀套由滚珠丝杠带动控制，通过对反馈阀套与阀芯二者相对运动的控制，实现对数字液压缸位移的闭环数字控制。
与传统数字液压缸相比，本发明具有如下技术优势：
(1)控制***简单
采用高精度的滚珠丝杠实现数字液压缸的反馈控制，并利用阀芯和阀套的相对位置来控制阀的开度大小，不需要复杂的控制***，因此该控制***相对于普通数字液压缸更简单。
(2)可靠性高
在数字液压缸内部采用全机械式高精度反馈，大大提高了数字液压缸的内部传动的可靠性，使液压缸工作安全可靠。
附图说明
图1是阀套可随动的机械反馈式数字液压缸的结构示意图。
图2是图1的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：
如图1～2所示，机械反馈式数字液压缸由伺服电机1、联轴器2、螺杆3、阀芯4、密封圈5、阀前盖6、阀套7、阀体8、缸后盖9、密封圈10、轴承11、滚珠丝杠12、丝杠螺母13、活塞杆14和缸体15组成。伺服电机1用于接收脉冲信号并通过联轴器2将旋转运动传递给螺杆3，螺杆3与阀芯临近伺服电机1一端的内螺纹相配合，阀芯4嵌套于阀套7内并可轴向滑动，阀套7嵌套于阀体8内并可轴向滑动，该阀套7靠近缸体一端设有内螺纹并与滚珠丝杠12一端的外螺纹相配合，丝杠螺母13固定于活塞杆14一端，滚珠丝杠12嵌套于空心的活塞杆14中，只能做旋转运动。活塞杆14在内部摩擦力及外负载的作用下，只能做平动，不可转动。阀体8两端固定连接缸后盖9和阀前盖6，缸后盖9与缸体15连接，阀前盖6与伺服电机1的外壳连接。缸体15的无杆腔端部设有轴承，轴承通过缸体15和缸后盖9实现轴向固定，只可旋转，用于支撑滚珠丝杠。阀体8开有轴向的圆柱形孔，用于嵌装阀套7，阀芯4的外侧壁设有四个凸台c、d、e、f，阀套7的内侧壁设有与阀芯的四个凸台相对应的沟槽，阀芯4和阀套7配合构成三位四通液压阀，阀体15侧壁径向设有与三位四通液压阀相对应的油路通孔A、B、T、P，阀体侧壁的油路通孔开口位置处设有轴向扩展的油路开口槽，每个油路开口槽之间以及油路开口槽与阀体端面之间互不连通。油路开口槽的孔径为油路通孔直径的3倍。
如图2所示，阀芯4和阀套7配合构成的三位四通液压阀中，阀套7和阀体8的轴向依次排列对应T、A、P、B接口的油孔和油路，阀芯4分别对应的A、B接口油孔的凸台d、e与阀套7的内壁之间围成与P口连通的空腔，凸台c与凸台d之间、凸台e与凸台f之间与阀套7的内壁围成与T接口连通的空腔。
本发明的数字液压缸的具体工作过程如下：首先由数字液压缸控制***发出一个脉冲信号，伺服电机1接收脉冲信号后开始转动，因为伺服电机1通过联轴器2与螺杆3连接，而且阀芯4临近伺服电机1一端上有与螺杆3配合的内螺纹相互配合，阀芯4只能轴向移动，所以在旋转作用下螺杆3带动阀芯4发生轴向移动。如果阀芯4向左移动，P口和A口连通，B口和T口连通。P口处的高压油，通过A口流入到液压缸无杆腔，无杆腔增压，活塞杆14向左运动，液压缸有杆腔的油经过B口、T口流回油箱。
活塞杆14向左平动时，带动固定在活塞杆14上的丝杆螺母13向左运动，滚珠丝杆12在轴向上不移动，滚珠丝杆12发生与伺服电机1向反旋转，因为滚珠丝杠12靠近液压阀上的外螺纹与阀套7螺纹相配合的，阀套7能轴向移动，因此在旋转作用下滚珠丝杠12阀套7生轴向移动并向右移动，阀口关闭，一个步进过程结束。

Claims (5)

1.一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸，其特征在于，包括伺服电机、螺杆、阀芯、阀套、阀体、滚珠丝杠、丝杠螺母、活塞杆、缸体，伺服电机的主轴通过联轴器与螺杆一端连接，螺杆另一端与阀芯的内螺纹相配合，阀芯嵌装于阀套内，螺杆可带动阀芯沿阀套轴向滑动，阀套嵌装于阀体内，阀芯的外侧壁设有多个凸沿，阀套的内侧壁设有与阀芯的凸沿相对应的沟槽，阀芯和阀套配合构成三位四通液压阀，阀体侧壁径向设有与三位四通液压阀相对应的油路通孔，阀套在靠近缸体端设有内螺纹与滚珠丝杠一端的外螺纹相配合，阀套在滚珠丝杠带动下可沿阀体轴向滑动，滚珠丝杠另一端嵌装于空心的活塞杆中，丝杠螺母设置在活塞杆的活塞上，滚珠丝杠只能做转动，所述活塞杆在内部摩擦力及外负载的作用下，只能做平动，不可做转动。
2.根据权利要求1所述的一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸，其特征在于，所述阀体两端固定连接缸后盖和阀前盖，所述缸后盖与缸体连接，所述阀前盖与伺服电机的外壳连接。
3.根据权利要求2所述的一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸，其特征在于，所述缸体的无杆腔端部设有轴承，轴承通过缸体和缸后盖实现轴向固定，只可旋转，用于支撑滚珠丝杠。
4.根据权利要求1所述的一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸，其特征在于，所述阀体侧壁的油路通孔开口位置处设有轴向扩展的油路开口槽，每个油路开口槽之间以及油路开口槽与阀体端面之间互不连通。
5.根据权利要求4所述的一种阀套可随动的机械反馈式数字液压缸，其特征在于，所述油路开口槽的孔径为油路通孔直径的3倍。
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