一種單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸，屬于數(shù)字液壓【技術(shù)領(lǐng)域】。目的是解決電液伺服系統(tǒng)的控制不精確、增益難調(diào)整，對(duì)稱閥控制非對(duì)液壓缸運(yùn)動(dòng)換向時(shí)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性不對(duì)稱等問題。本實(shí)用新型的滑閥的閥芯由第一電機(jī)帶動(dòng)控制，滑閥的反饋螺套由第二電機(jī)帶動(dòng)控制，磁滯伸縮位移傳感器將液壓缸位移信號(hào)反饋給上位控制系統(tǒng)，上位控制系統(tǒng)反饋給第二電機(jī)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器控制第二電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過對(duì)反饋螺套與閥芯二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸位移的閉環(huán)數(shù)字控制。本實(shí)用新型的單出桿數(shù)字伺服液壓缸的兩個(gè)作用面積相等，工作空間小，結(jié)構(gòu)簡單，可雙向控制，穩(wěn)定性好，適合于液壓缸長行程、控制性能要求較高的場合。
【專利說明】一種單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液壓伺服技術(shù)，尤其涉及一種單出桿作用面積相等的磁滯伸縮位移傳感器液壓缸，屬于數(shù)字液壓【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓缸是將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的用以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，傳統(tǒng)的液壓缸一般由電液伺服系統(tǒng)或者電液比例系統(tǒng)控制，雖有能對(duì)液壓系統(tǒng)的位移、速度、力等物理量進(jìn)行精確控制，但是不能實(shí)現(xiàn)直接的數(shù)字控制，需要通過數(shù)/模-模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，一定程度限制了其應(yīng)用范圍?，F(xiàn)有的脈沖液壓油缸或數(shù)字缸是由步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)和控制伺服閥，配以內(nèi)部機(jī)械反饋，可以實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字信號(hào)(脈沖)控制，并且能達(dá)到0.0lmm的位置控制精度。但是，由于內(nèi)部機(jī)械反饋機(jī)構(gòu)存在加工制造困難，安裝精度要求高，容易出現(xiàn)故障且維修麻煩等問題，尤其在油缸行程增大后，上述問題更加明顯，這在一定程度上限制了這類液壓缸的行程。而且在實(shí)際應(yīng)用中，還存在換向振動(dòng)、低速爬行、控制回路的增益難以調(diào)整等問題?，F(xiàn)有的對(duì)稱液壓缸一般是雙出桿，而單出桿的液壓缸的兩個(gè)作用面積不相等，為非對(duì)稱缸。單出桿非對(duì)稱液壓缸相對(duì)于雙出桿對(duì)稱液壓缸具有工作空間小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，得到了更為廣泛的應(yīng)用，但也存在著諸多弊端。如在對(duì)稱閥控制單出桿非對(duì)液壓缸電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)換向時(shí)，液壓缸兩腔容易出現(xiàn)氣蝕和超壓等現(xiàn)象，同時(shí)液壓缸兩腔面積不等導(dǎo)致正反向運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓系統(tǒng)剛度不等，造成系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性不對(duì)稱，特別是速度特性非對(duì)稱，如果系統(tǒng)需要達(dá)到正反向運(yùn)動(dòng)最大速度相等，則增加了系統(tǒng)對(duì)流量的需求，從而增加了液壓源的體積和成本。為解決動(dòng)態(tài)特性不對(duì)稱的問題，需要采用復(fù)雜的自適應(yīng)控制方法進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高精度控制，另一種方法是根據(jù)不同結(jié)構(gòu)尺寸的單出桿非對(duì)稱液壓缸匹配非對(duì)稱閥，由于非對(duì)稱閥屬于非標(biāo)產(chǎn)品，需要定制，所以價(jià)格昂貴，而且不同面積比的單出桿非對(duì)稱液壓缸需要不同的非對(duì)稱閥，互換性很差。雙出桿對(duì)稱液壓缸雖然不存在上述問題，但在一些特殊的場合，由于受到空間尺寸的限制，如飛行模擬器、道路模擬系統(tǒng)等領(lǐng)域卻無法使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)上述存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種單出桿數(shù)字伺服液壓缸，具有長行程，高穩(wěn)定性，單出桿，液壓缸兩作用面積相等，具有磁滯伸縮位移傳感器進(jìn)行數(shù)字反饋的特點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:
[0004]一種單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸由油路塊，油路塊豎向支撐板，油路塊橫向支撐板，第一電機(jī)，第二電機(jī)，滑閥，液壓缸，磁滯伸縮位移傳感器組成。所述液壓缸的活塞桿內(nèi)部設(shè)有內(nèi)活塞桿，內(nèi)活塞桿與缸底固定連接，內(nèi)活塞桿與活塞桿為密封的間隙配合。液壓缸的缸底的外壁設(shè)置有磁滯伸縮位移傳感器,磁滯伸縮位移傳感器與液壓缸的缸底螺紋連接，磁滯伸縮位移傳感器的測桿位于活塞桿的下方，磁滯伸縮位移傳感器的磁環(huán)固定套裝在活塞上。液壓缸的上方設(shè)有油路塊，油路塊位于液壓缸的缸底一端，油路塊的一端通過螺栓與液壓缸的缸底固定連接，另一端通過螺栓與油路塊橫向支撐板固定連接，油路塊橫向支撐板的下端對(duì)稱設(shè)有油路塊豎向支撐板，油路塊豎向支撐板通過螺栓與油路塊橫向支撐板固定連接。在油路塊的上方設(shè)有滑閥，滑閥的閥體與油路塊螺栓固定連接，在滑閥的閥芯的一端套有反饋螺套，反饋螺套與閥芯螺紋連接，反饋螺套的外表面被閥體內(nèi)的兩只軸承固定，兩只軸承中間設(shè)有隔墊。在滑閥閥體的兩端對(duì)稱設(shè)有第一電機(jī)和第二電機(jī)，第一電機(jī)的電機(jī)軸通過聯(lián)軸節(jié)與閥芯的一端連接，第二電機(jī)的電機(jī)軸插入到反饋螺套的一端，并通過緊定螺釘與反饋螺套固定連接。液壓缸的缸蓋中設(shè)置有油路孔，缸蓋上方設(shè)有第一管接頭，第一空心螺絲旋裝在第一管接頭中，其下端插入到缸蓋的油路孔中，滑閥的閥體中設(shè)置有油路孔，閥體上方設(shè)有第二管接頭，第二空心螺絲旋裝在第二管接頭中，其下端插入到閥體的油路孔中。油管C的一端與第一管接頭連接，另一端與油路塊連接，油管A的一端與油路塊連接，另一端與滑閥的右端蓋連接，油管B —端與油路塊連接，另一端與第二管接頭連接。由活塞桿，內(nèi)活塞桿形成的a腔經(jīng)P 口與外部油路連通，由缸筒，缸蓋，活塞，活塞桿與磁滯伸縮位移傳感器的測桿形成的b腔經(jīng)O 口與外部油路連通。液壓缸的兩個(gè)作用面I面和II面面積相等。
[0005]由于采用以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型的反饋部分是磁滯伸縮位移傳感器的磁環(huán)固定套裝在活塞上，磁滯伸縮位移傳感器測量出液壓缸的位移，第二電機(jī)根據(jù)磁滯伸縮位移傳感器檢測的位移反饋信號(hào)來控制反饋螺套的運(yùn)動(dòng)，第一電機(jī)控制閥芯運(yùn)動(dòng)，通過對(duì)反饋螺套與閥芯二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸位移的閉環(huán)數(shù)字控制。采用這種位移傳感器數(shù)字信號(hào)反饋，與機(jī)械內(nèi)反饋結(jié)構(gòu)相比，具有控制精度高，振動(dòng)小，穩(wěn)定性更好，并且更適合于長行程工作的液壓缸的場合。另外，本實(shí)用新型采用單出桿的對(duì)稱液壓缸，屬于對(duì)稱閥控制對(duì)稱缸，與對(duì)稱閥控制非對(duì)稱缸相比，具有系統(tǒng)控制精度高，動(dòng)態(tài)特性更好。本實(shí)用新型的單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸因其工作空間小、構(gòu)造簡單、可雙向控制等特點(diǎn)，在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，尤其適用于空間有限、控制性能要求較高的使用場合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]圖2是圖1的側(cè)視圖。
[0008]圖3是電機(jī)與滑閥組合結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明:
[0010]如圖1，圖2，圖3所示
[0011]單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸由油路塊1，油路塊豎向支撐板34，油路塊橫向支撐板33,第一電機(jī)2,第二電機(jī)18,滑閥,液壓缸,磁滯伸縮位移傳感器30,第一管接頭23,第一空心螺絲22，第二管接頭9，第二空心螺絲10組成。第一電機(jī)2和第二電機(jī)18可采用伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
[0012]液壓缸由缸筒21，活塞28，內(nèi)活塞桿26，活塞桿25，缸蓋24，缸底31構(gòu)成，在缸筒21的右端設(shè)有缸底31，缸底31通過螺栓與缸筒21固定連接，在缸筒21左邊設(shè)有缸蓋24，缸蓋24通過螺栓與缸筒21固定連接，在缸蓋24與缸底31的之間設(shè)有活塞28，活塞28與缸筒21之間為密封的滑動(dòng)配合，缸筒21內(nèi)設(shè)有活塞桿25，活塞桿25的右端加工有外螺紋，插入到活塞28的孔，并與活塞28螺紋配合連接，活塞桿25的左端從缸蓋24的中心孔穿出，活塞桿25內(nèi)部設(shè)有內(nèi)活塞桿26，內(nèi)活塞桿26與缸底31固定連接，內(nèi)活塞桿26與活塞桿25為密封的間隙配合。液壓缸是將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的用以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件。
[0013]液壓缸的缸底31的外壁設(shè)置有磁滯伸縮位移傳感器30,磁滯伸縮位移傳感器30與液壓缸的缸底31螺紋連接,磁滯伸縮位移傳感器30的測桿27位于活塞桿25的下方,磁滯伸縮位移傳感器30的磁環(huán)29固定套裝在活塞28上。磁滯伸縮位移傳感器30的作用是檢測出液壓缸的活塞桿25運(yùn)動(dòng)的位移量，反饋給上位控制系統(tǒng)，上位控制系統(tǒng)控制第二電機(jī)18相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器控制第二電機(jī)18的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0014]液壓缸的上方設(shè)有油路塊1，油路塊I位于液壓缸的缸底31 —端，油路塊I的一端通過螺栓與液壓缸的缸底31固定連接，另一端通過螺栓與油路塊橫向支撐板33固定連接，油路塊橫向支撐板33的下端對(duì)稱設(shè)有油路塊豎向支撐板34，油路塊豎向支撐板34通過螺栓與油路塊橫向支撐板33固定連接。油路塊橫向支撐板34和豎向支撐板33的作用是支撐油路塊I。
[0015]滑閥由閥體8，閥套11，閥桿13，閥芯7，左端蓋17，右端蓋3，聯(lián)軸節(jié)4，軸承14，隔墊15，擋墊12，定位套6，限動(dòng)套5，反饋螺套16構(gòu)成，滑閥位于油路集成塊I的上方，滑閥的閥體8與油路集成塊I固定連接，在閥體8的兩端對(duì)稱設(shè)有端蓋，分別通過螺栓與閥體8固定連接，右端蓋3內(nèi)部設(shè)有聯(lián)軸節(jié)4，在閥體8內(nèi)設(shè)有閥芯7，閥芯7的一端與聯(lián)軸節(jié)4螺紋連接，閥體8內(nèi)設(shè)有反饋螺套16，位于左端蓋17 —端，閥芯7的一端加工有外螺紋，擰入反饋螺套16的右端的內(nèi)螺紋中，反饋螺套16的外表面被兩只軸承14固定，兩只軸承14之間設(shè)有隔墊15，在閥芯7的外表面設(shè)有閥桿13，閥芯7右端階梯軸處設(shè)有定位套6，閥桿13被定位套6固定在閥芯7上，閥桿13通過緊定螺釘與閥芯7固定連接，閥桿13的外表面處設(shè)有閥套11，在閥套11的右端設(shè)有限動(dòng)套5，閥套11右端被限動(dòng)套5固定在閥體8的內(nèi)部，閥套11與軸承14中間設(shè)有擋墊12，閥桿13可隨閥芯7在閥套11中軸向移動(dòng)?；y在液壓伺服系統(tǒng)中起信號(hào)轉(zhuǎn)換及功率放大的作用，它是將第一電機(jī)2的角位移精確地轉(zhuǎn)換為液壓缸的直線位移，根據(jù)滑閥的閥桿13在閥套11內(nèi)的開口度，可以控制液壓缸的流速及作用力，它對(duì)系統(tǒng)的工作性能影響很大。
[0016]在滑閥閥體8的兩端對(duì)稱設(shè)有第一電機(jī)2和第二電機(jī)18,第一電機(jī)2通過右端蓋3用螺釘與閥體8連接，其電機(jī)軸通過聯(lián)軸節(jié)4與閥芯7的一端連接，第二電機(jī)18通過左端蓋17用螺釘與閥體8連接，其電機(jī)軸插入到反饋螺套16的一端，并通過緊定螺釘與反饋螺套16固定連接。第一電機(jī)2控制滑閥的閥芯7運(yùn)動(dòng)，第二電機(jī)18控制滑閥的反饋螺套16運(yùn)動(dòng)。
[0017]液壓缸的缸蓋24中設(shè)置有油路孔，缸蓋24上方設(shè)有第一管接頭23，第一空心螺絲22旋裝在第一管接頭23中，其下端插入到缸蓋24的油路孔中，滑閥的閥體8中設(shè)置有油路孔，閥體8上方設(shè)有第二管接頭9，第二空心螺絲10旋裝在第二管接頭9中，其下端插入到閥體8的油路孔中。管接頭和空心螺絲的主要是用于連接油管與閥體8或油管與液壓缸的缸蓋24的中間裝置。
[0018]油管C20的一端與第一管接頭23連接，另一端與油路集成塊I連接，油管A19的一端油路集成塊I連接，另一端與滑閥的右端蓋17連接，油管B32 —端與油路集成塊I連接，另一端與第二管接頭9連接。油管的作用傳輸液壓油，并防止液壓油受到污染。
[0019]由活塞桿25，內(nèi)活塞桿26形成的a腔經(jīng)P 口與外部油路連通，由缸筒21，缸蓋24，活塞28，活塞桿24與磁滯伸縮位移傳感器30的測桿27形成的b腔經(jīng)O 口與外部油路連通。
[0020]液壓缸的兩個(gè)作用面I面的圓形面積和II面的環(huán)形面積相等。
[0021]滑閥的閥芯7由第一電機(jī)2帶動(dòng)控制，滑閥的反饋螺套16由第二電機(jī)18帶動(dòng)控制，而磁滯伸縮位移傳感器30將液壓缸位移信號(hào)反饋給上位控制系統(tǒng)，再經(jīng)上位控制系統(tǒng)傳輸給與第二電機(jī)18相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)第二電機(jī)18運(yùn)轉(zhuǎn)，通過對(duì)反饋螺套16與閥芯7 二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸位移的閉環(huán)數(shù)字控制。
[0022]本實(shí)用新型的單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸的工作原理是:本實(shí)用新型的液壓缸為單出桿，即活塞桿25。液壓缸的兩個(gè)作用面I面和II面的面積設(shè)計(jì)為相等，即對(duì)稱缸。工作時(shí)，上位控制系統(tǒng)控制第一電機(jī)2相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器控制第一電機(jī)2運(yùn)轉(zhuǎn),第一電機(jī)2產(chǎn)生角位移，由于閥芯7通過聯(lián)軸節(jié)4與第一電機(jī)2的電機(jī)軸相連,故第一電機(jī)2帶動(dòng)閥芯7產(chǎn)生角位移，閥芯7的左端加工有外螺紋，擰入到反饋螺套16的右端的內(nèi)螺紋中，當(dāng)閥芯7旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于反饋螺套16被兩只軸承14固定，不能軸向移動(dòng)，又反饋螺套16的左端通過緊定螺釘與第二電機(jī)18相連，此時(shí)第二電機(jī)18沒有開始工作，故反饋螺套16也不能旋轉(zhuǎn)，將迫使閥芯7軸向移動(dòng)，閥芯7帶動(dòng)閥桿13產(chǎn)生軸向位移，打開閥的進(jìn)、回油通道，壓力油經(jīng)閥套11的開口經(jīng)油路塊I相應(yīng)的孔，從液壓缸的缸底31的P 口流入到a腔中，油壓推動(dòng)活塞28，活塞28帶動(dòng)活塞桿25做直線位移，b腔的液壓油經(jīng)O孔排出，缸筒21內(nèi)的磁滯伸縮位移傳感器30檢測到活塞桿25的位移距離，把位移信號(hào)反饋給上位控制系統(tǒng)，上位控制系統(tǒng)再通過信號(hào)處理傳輸給與第二電機(jī)18相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)輸入的位移信號(hào)，控制第二電機(jī)18工作，第二電機(jī)18帶動(dòng)反饋螺套16旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向與閥芯7方向相同，使閥芯7慢慢旋回原位，當(dāng)閥芯7退回到原位時(shí)，閥桿13關(guān)閉進(jìn)、出油口，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)，整個(gè)活塞桿25的運(yùn)動(dòng)的方向，速度和位移由上位控制系統(tǒng)及伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸，包括電機(jī)，滑閥，液壓缸，其特征在于:所述液壓缸的活塞桿(25)內(nèi)部設(shè)有內(nèi)活塞桿(26)，內(nèi)活塞桿(26)與缸底(31)固定連接，內(nèi)活塞桿(26)與活塞桿(25)為密封的間隙配合,液壓缸的缸底(31)的外壁設(shè)置有磁滯伸縮位移傳感器(30)，磁滯伸縮位移傳感器(30)與液壓缸的缸底(31)螺紋連接，磁滯伸縮位移傳感器(30)的測桿(27)位于活塞桿(25)的下方，磁滯伸縮位移傳感器(30)的磁環(huán)(29)固定套裝在活塞(28)上，液壓缸的上方設(shè)有油路塊(1)，油路塊(I)位于液壓缸的缸底(31) —端，油路塊(I)的一端通過螺栓與液壓缸的缸底(31)固定連接，另一端通過螺栓與油路塊橫向支撐板(33)固定連接,在油路塊橫向支撐板(33)的下端對(duì)稱設(shè)有油路塊豎向支撐板(34)，油路塊豎向支撐板(34)通過螺栓與油路塊橫向支撐板(33)固定連接，在油路塊(I)的上方設(shè)有滑閥，滑閥的閥體(8)與油路塊(I)螺栓固定連接，在滑閥的閥芯(7)的一端套有反饋螺套(16)，反饋螺套(16)與閥芯(7)螺紋連接，反饋螺套(16)的外表面被閥體內(nèi)的兩只軸承(14)固定，兩只軸承(14)中間設(shè)有隔墊(15)，在滑閥閥體(8)的兩端對(duì)稱設(shè)有第一電機(jī)⑵和第二電機(jī)(18),第一電機(jī)⑵的電機(jī)軸通過聯(lián)軸節(jié)⑷與閥芯(7)的一端連接，第二電機(jī)(18)的電機(jī)軸插入到反饋螺套(16)的一端，并通過緊定螺釘與反饋螺套(16)固定連接，液壓缸的缸蓋(24)中設(shè)置有油路孔，缸蓋(24)上方設(shè)有第一管接頭(23)，第一空心螺絲(22)旋裝在第一管接頭(23)中，其下端插入到缸蓋(24)的油路孔中，滑閥的閥體(8)中設(shè)置有油路孔，閥體(8)上方設(shè)有第二管接頭(9)，第二空心螺絲(10)旋裝在第二管接頭(9)中，其下端插入到閥體(8)的油路孔中，油管C (20)的一端與第一管接頭(23)連接，另一端與油路塊(I)連接，油管A(19)的一端與油路塊(I)連接，另一端與滑閥的右端蓋(17)連接，油管B (32) —端與油路塊(I)連接，另一端與第二管接頭(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸，其特征在于:由活塞桿(25)，內(nèi)活塞桿(26)形成的a腔經(jīng)P 口與外部油路連通，由缸筒(21)，缸蓋(24)，活塞(28)，活塞桿(25)與磁滯伸縮位移傳感器((30)的測桿(27)形成的b腔經(jīng)O 口與外部油路連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單出桿對(duì)稱數(shù)字伺服液壓缸，其特征在于:液壓缸的兩個(gè)作用面I面和II面面積相等。
【文檔編號(hào)】F15B15/08GK203784007SQ201420163336
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】王軍, 肖志權(quán) 申請人:王軍