一種控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥。它包括上機(jī)位、主動伺服驅(qū)動、主動伺服電機(jī)、主動聯(lián)軸器、閥體、左密封腔、滾珠絲杠螺母、螺母連接軸、滾珠絲杠、反饋聯(lián)軸器、反饋伺服電機(jī)、端蓋、反饋伺服驅(qū)動、光柵、一組螺母連接軸角接觸球軸承、一組閥芯角接觸球軸承、閥芯、右密封腔、油缸、一組螺栓和回油箱。本實(shí)用新型采用光柵負(fù)反饋，直接可以控制普通油缸，對油缸的缸徑、行程無限制，數(shù)字控制閥部分和油缸分離，適合惡劣環(huán)境下使用，主動伺服電機(jī)、反饋伺服電機(jī)的傳動采用錐環(huán)式無間隙傳動，閥的控制精度提高。
【專利說明】
一種控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種控制閥，尤其涉及一種控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓閥的基本結(jié)構(gòu)主要包括閥芯、閥體和驅(qū)動閥芯在閥體內(nèi)作相對運(yùn)動的操縱裝置。閥芯的主要形式有滑閥、錐閥和球閥；閥體上除有與閥芯精密配合的閥體孔或閥座孔外，必須有外接油管的進(jìn)、出油口，此外，根據(jù)功能需要可能還有控制油口和泄油口 ；驅(qū)動閥芯在閥體內(nèi)作相對運(yùn)動的裝置可以是手動機(jī)構(gòu)，也可以是彈簧或電磁鐵，還有就是采用液壓作用力驅(qū)動。
[0003]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓系統(tǒng)中數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷拓展。近幾年，由于微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和提高，特別是單板機(jī)、單片機(jī)低廉的價格，為液壓系統(tǒng)的數(shù)字化提供了必要的條件，使數(shù)字技術(shù)已應(yīng)用于液壓的諸多方面，并且還不斷地在開拓著新的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004]液壓系統(tǒng)中采用的數(shù)字控制閥，可分為模擬式閥、組合式數(shù)字閥、步進(jìn)式數(shù)字閥及尚速開關(guān)閥等類型。
[0005]模擬式閥需要進(jìn)行數(shù)模和模數(shù)的反復(fù)轉(zhuǎn)換，也常采用脈寬調(diào)制式控制，是一種間接式的數(shù)字控制。組合式數(shù)字閥是由成組的普通電磁閥和壓力閥或流量閥組成的數(shù)字式壓力或流量閥。
[0006]電磁閥接受由微機(jī)編碼的經(jīng)電壓放大后的二進(jìn)制電壓信號，省去了昂貴的D/A轉(zhuǎn)換裝置。
[0007]步進(jìn)式數(shù)字閥是采用步進(jìn)電動機(jī)作為電一機(jī)械轉(zhuǎn)換元件，將輸入信號轉(zhuǎn)換為與步數(shù)成比例的閥輸出信號，這類閥具有重復(fù)精度高、無滯環(huán)、無需采用D/A轉(zhuǎn)換和線性放大器等優(yōu)點(diǎn)，但由于它的響應(yīng)速度慢，對于要求快速響應(yīng)的高精密系統(tǒng)，需要采用模擬量控制方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥。
[0009 ]控制油缸速度環(huán)、位置環(huán)的數(shù)字控制閥包括主動伺服電機(jī)、反饋伺服電機(jī)、滾珠絲杠螺母、滾珠絲杠、閥體、閥芯、螺母連接軸角接觸球軸承、閥芯角接觸球軸承、主動聯(lián)軸器、反饋聯(lián)軸器、螺母連接軸、光柵、主動伺服驅(qū)動、反饋伺服驅(qū)動、油缸、回油箱、上機(jī)位、左密封腔、右密封腔、以及端蓋;上機(jī)位與主動伺服驅(qū)動相連，主動伺服驅(qū)動與主動伺服電機(jī)相連，主動伺服電機(jī)通過主動聯(lián)軸器與螺母連接軸相連，主動聯(lián)軸器位于右密封腔內(nèi)，閥芯通過一組角接觸球軸承與滾珠絲杠形成轉(zhuǎn)動聯(lián)接，滾珠絲杠螺母套在滾珠絲杠上，螺母連接軸套在滾珠絲杠螺母上并通過一組螺栓固連，螺母連接軸兩端套有一組角接觸球軸承，角接觸球軸承通過端蓋和左密封腔定位固定，反饋聯(lián)軸器與螺母連接軸固連，反饋伺服電機(jī)與反饋聯(lián)軸器固連，反饋伺服電機(jī)與反饋伺服驅(qū)動相連，光柵與反饋伺服驅(qū)動相連，回油箱位于閥體的上方并且與閥體上的主回油口 T相連，閥體上還設(shè)有主進(jìn)油口 P、工作油口 A以及工作油口 B，光柵包括指示光標(biāo)和光電元件部分，光柵的指示光標(biāo)固定在油缸的活塞桿上，光柵的光電元件部分位置固定且與反饋伺服驅(qū)動相連。
[0010]所述的閥芯上設(shè)置有四個凸形側(cè)面，S卩A面、B面、C面、D面，所述的閥體內(nèi)腔上設(shè)置有四個凹形側(cè)面，即Al面、B2面、C3面、D4面；當(dāng)油缸處于平衡位置時，所述的凸形側(cè)面和凹形側(cè)面互相對齊配合。
[0011 ] 所述的主動伺服電機(jī)與右密封室之間設(shè)有密封圈，閥體分別與右密封室、左密封室之間設(shè)置有密封圈，左密封室與端蓋之間設(shè)置有密封圈。
[0012]所述的閥體上設(shè)置有油孔，用于接通來自液壓源的液壓油。
[0013]所述的主動伺服電機(jī)、反饋伺服電機(jī)的傳動采用錐環(huán)式無間隙傳動。
[0014]市場上的數(shù)字油缸的負(fù)反饋形式為機(jī)械式，本實(shí)用新型采用光柵負(fù)反饋，直接可以控制普通油缸，對油缸的缸徑、行程無限制。數(shù)字控制閥部分和油缸分離，適合惡劣環(huán)境下使用。而且市場上的數(shù)字油缸閥芯運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)加軸向移動方式，閥芯、閥體易磨損使用壽命短等缺陷，本實(shí)用新型閥芯采用軸向移動式，采用特殊的材料和熱處理工藝，大大提高閥芯、閥體的使用壽命。本實(shí)用新型為了解決閥芯、閥體受油溫影響的熱變形造成油缸運(yùn)動的振蕩，通過試驗(yàn)得到合理的死區(qū)值(兼顧精度與溫升變化振蕩因素)。本實(shí)用新型采用專門的閥芯、閥體的制造工藝，解決了閥體、閥芯軸向尺寸與徑向尺寸的配合，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化磨加工，有效控制尺寸精度，提高閥的控制精度。主動伺服電機(jī)、反饋伺服電機(jī)的傳動采用錐環(huán)式無間隙傳動，提高閥的控制精度。
【附圖說明】

[0015]圖1為本實(shí)用新型控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥的裝配示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥閥體局部示意圖；
[0017]圖中，主動伺服電機(jī)1、反饋伺服電機(jī)2、滾珠絲杠螺母3、滾珠絲杠4、閥體5、閥芯6、螺母連接軸角接觸球軸承7、閥芯角接觸球軸承8、主動聯(lián)軸器9、反饋聯(lián)軸器10、螺母連接軸U、光柵12、主動伺服驅(qū)動13、反饋伺服驅(qū)動14、油缸15、回油箱16、上機(jī)位17、左密封腔18、右密封腔19、端蓋20以及螺栓21。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥包括主動伺服電機(jī)1、反饋伺服電機(jī)2、滾珠絲杠螺母3、滾珠絲杠4、閥體5、閥芯6、螺母連接軸角接觸球軸承7、閥芯角接觸球軸承8、主動聯(lián)軸器9、反饋聯(lián)軸器10、螺母連接軸11、光柵12、主動伺服驅(qū)動13、反饋伺服驅(qū)動14、油缸15、回油箱16、上機(jī)位17、左密封腔18、右密封腔19、端蓋20以及螺栓21;上機(jī)位17與主動伺服驅(qū)動13相連，主動伺服驅(qū)動13與主動伺服電機(jī)I相連，主動伺服電機(jī)I通過主動聯(lián)軸器9與螺母連接軸11相連，主動聯(lián)軸器9位于右密封腔19內(nèi)，閥芯6通過一組角接觸球軸承8與滾珠絲杠4形成轉(zhuǎn)動聯(lián)接，滾珠絲杠螺母3套在滾珠絲杠4上，螺母連接軸11套在滾珠絲杠螺母3上并通過一組螺栓21固連，螺母連接軸11兩端套有一組角接觸球軸承7，角接觸球軸承7通過端蓋20和左密封腔18定位固定，反饋聯(lián)軸器10與螺母連接軸11固連，反饋伺服電機(jī)2與反饋聯(lián)軸器10固連，反饋伺服電機(jī)2與反饋伺服驅(qū)動14相連，光柵12與反饋伺服驅(qū)動14相連，回油箱16位于閥體5的上方并且與閥體5上的主回油口T相連，閥體5上還設(shè)有主進(jìn)油口 P、工作油口 A以及工作油口 B，光柵12包括指示光標(biāo)和光電元件部分，光柵12的指示光標(biāo)固定在油缸15的活塞桿上，光柵12的光電元件部分位置固定且與反饋伺服驅(qū)動14相連。
[0019]所述的閥芯6上設(shè)置有四個凸形側(cè)面，S卩A面、B面、C面、D面，所述的閥體5內(nèi)腔上設(shè)置有四個凹形側(cè)面，S卩Al面、B2面、C3面、D4面；當(dāng)油缸15處于平衡位置時，所述的四個凸形側(cè)面和凹形側(cè)面互相對齊配合。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型是由壓力油液提供驅(qū)動，要求裝置本身有很高的密封性，數(shù)字控制閥的主動伺服電機(jī)I與右密封室19之間設(shè)有密封圈，閥體5分別與右密封室19、左密封室18之間設(shè)置有密封圈，左密封室18與端蓋20之間設(shè)置有密封圈。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型的主動伺服電機(jī)1、反饋伺服電機(jī)2的傳動采用錐環(huán)式無間隙傳動。
[0022]如圖2所示，本實(shí)用新型閥體5上設(shè)置有油孔，用于接通來自液壓源的液壓油。
[0023]本實(shí)用新型控制油缸速度和位置的數(shù)字控制閥的控制方法包括以下步驟:
[0024]I)油缸15處于平衡位置:當(dāng)閥芯6的A、B、C、D面分別與閥體5的A1、B1、C1、D1面對齊，此時去油缸15的A、B 口處于閉合狀態(tài)，油缸靜止不動；
[0025]2)控制油缸15向左方向移動:上位機(jī)17發(fā)出左移運(yùn)動指令脈沖信號經(jīng)主動伺服驅(qū)動13放大控制主動伺服電機(jī)I順時針旋轉(zhuǎn)，經(jīng)主動聯(lián)軸器9帶動滾珠絲桿4順時針旋轉(zhuǎn)，推動閥芯6向右移動，此時主進(jìn)油口 P與工作油口 B接通、主回油口 T與工作油口 A接通，油缸15處于向左方向運(yùn)動；隨著油缸15向左運(yùn)動，當(dāng)光柵12的指不光標(biāo)給予光電元件部分光信號輸入時，光柵12輸出左移反饋脈沖信號，此信號經(jīng)反饋伺服驅(qū)動14放大控制反饋伺服電機(jī)2順時針轉(zhuǎn)動經(jīng)反饋聯(lián)軸器10帶動螺母連接軸11順時針轉(zhuǎn)動，帶動滾珠絲桿螺母3順時針轉(zhuǎn)動，使得閥芯6獲得向左方向移動的負(fù)反饋運(yùn)動；當(dāng)左移脈沖信號停止時，閥芯6處于平衡位置，此時油缸15停止運(yùn)動；
[0026]3)控制油缸15向右方向移動:上位機(jī)17發(fā)出右移運(yùn)動指令脈沖信號經(jīng)主動伺服驅(qū)動13放大控制主動伺服電機(jī)I逆時針旋轉(zhuǎn)，經(jīng)主動聯(lián)軸器9帶動滾珠絲桿4逆時針旋轉(zhuǎn)，推動閥芯6向左移動，此時主進(jìn)油口 P與工作油口 A接通、主回油口 T與工作油口 B接通，油缸15處于向右方向運(yùn)動，隨著油缸15向右運(yùn)動，當(dāng)光柵12的指不光標(biāo)給予光電元件部分光信號輸入時，光柵12輸出右移反饋脈沖信號，此信號經(jīng)反饋伺服驅(qū)動14放大控制反饋伺服電機(jī)2逆時針轉(zhuǎn)動經(jīng)反饋聯(lián)軸器10帶動螺母連接軸11逆時針轉(zhuǎn)動，帶動滾珠絲桿螺母3逆時針轉(zhuǎn)動，使得閥芯6獲得向右方向移動的負(fù)反饋運(yùn)動；當(dāng)右移脈沖信號停止時，閥芯6處于平衡位置，此時油缸15停止運(yùn)動。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥，其特征在于包括主動伺服電機(jī)(I)、反饋伺服電機(jī)(2)、滾珠絲杠螺母(3)、滾珠絲杠(4)、閥體(5)、閥芯(6)、螺母連接軸角接觸球軸承(7)、閥芯角接觸球軸承(8)、主動聯(lián)軸器(9)、反饋聯(lián)軸器(10)、螺母連接軸(11)、光柵(12)、主動伺服驅(qū)動(13)、反饋伺服驅(qū)動(14)、油缸(15)、回油箱(16)、上機(jī)位(17)、左密封腔(18)、右密封腔(19)、端蓋(20)以及螺栓(21);上機(jī)位(17)與主動伺服驅(qū)動(13)相連，主動伺服驅(qū)動(13)與主動伺服電機(jī)(I)相連，主動伺服電機(jī)(I)通過主動聯(lián)軸器(9)與螺母連接軸(11)相連，主動聯(lián)軸器(9)位于右密封腔(19)內(nèi)，閥芯(6)通過一組閥芯角接觸球軸承(8)與滾珠絲杠(4)形成轉(zhuǎn)動聯(lián)接，滾珠絲杠螺母(3)套在滾珠絲杠(4)上，螺母連接軸(11)套在滾珠絲杠螺母(3)上并通過一組螺栓(21)固連，螺母連接軸(11)兩端套有一組螺母連接軸角接觸球軸承(7)，螺母連接軸角接觸球軸承(7)通過端蓋(20)和左密封腔(18)定位固定，反饋聯(lián)軸器(10)與螺母連接軸(11)固連，反饋伺服電機(jī)(2)與反饋聯(lián)軸器(10)固連，反饋伺服電機(jī)(2)與反饋伺服驅(qū)動(14)相連，回油箱(16)位于閥體(5)的上方并且與閥體(5)上的主回油口 T相連，閥體(5)上還設(shè)有主進(jìn)油口 P、工作油口 A以及工作油口 B，光柵(12)包括指示光標(biāo)和光電元件部分，光柵(12)的指示光標(biāo)固定在油缸(15)的活塞桿上，光柵(12)的光電元件部分位置固定且與反饋伺服驅(qū)動(14)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥，其特征在于所述的閥芯(6)上設(shè)置有四個凸形側(cè)面，S卩A面、B面、C面、D面，所述的閥體(5)內(nèi)腔上設(shè)置有四個凹形側(cè)面，即Al面、B2面、C3面、D4面；當(dāng)油缸(15)處于平衡位置時，所述的凸形側(cè)面和凹形側(cè)面互相對齊配合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥，其特征在于所述主動伺服電機(jī)(I)與右密封室(19)之間設(shè)有密封圈，閥體(5)分別與右密封室(19)、左密封室(18)之間設(shè)置有密封圈，左密封室(18)與端蓋(20)之間設(shè)置有密封圈。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥，閥體(5)上設(shè)置有油口 P，用于接通來自液壓源的液壓油。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制油缸速度環(huán)及位置環(huán)的數(shù)字控制閥，主動伺服電機(jī)(I)、反饋伺服電機(jī)(2)的傳動采用錐環(huán)式無間隙傳動。
【文檔編號】F16K11/065GK205715033SQ201620402225
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】余志軍, 施桂和, 楊春煒
【申請人】浙江億洋工具制造有限公司