專利名稱：用撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以液壓作動力，以撓性測線作遙控媒介物的伺服控制系統(tǒng)，特別是一種可以適當(dāng)調(diào)整減幅并傳送測線的位移命令信號且可以機(jī)械和電子方式作校正控制的雙重全閉環(huán)路伺服系統(tǒng)。
在目前現(xiàn)有的技術(shù)中，有一種以液壓作動力，以撓性測線作遙控媒介物的伺服系統(tǒng)，它可作高精度性的數(shù)字化定位遙控；當(dāng)系統(tǒng)中的被驅(qū)動體有伺服錯誤發(fā)生時(shí)，便會借助線輪及測線反饋到伺服閥中軸，使伺服閥產(chǎn)生控制功能，使被驅(qū)動體作相應(yīng)的校正動作；只有在這種伺服系統(tǒng)安排下，主控制信號和反饋售共用一個由線輪及測線所組成的傳遞裝置，而且是連續(xù)同時(shí)地被傳輸?shù)剿欧y的中軸去執(zhí)行控制功能，假如系統(tǒng)受力條件變異太大，或者液壓驅(qū)動單元或被驅(qū)動體動作不順暢，比如動、靜摩擦系數(shù)比值差異太大、幾何精度不佳、運(yùn)動阻滯時(shí)緊時(shí)松，長久作用后系統(tǒng)組件發(fā)生因局部磨耗所引起的阻力不均，或者出力條件和原先設(shè)計(jì)不同等等因素，經(jīng)常會因反饋信號過強(qiáng)，甚至大過于主控制信號數(shù)倍，于是當(dāng)二個信號同時(shí)相加輸入到伺服閥去時(shí)，會發(fā)生過控制現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會使被驅(qū)動體發(fā)生抖動動作，或者過沖以及共振。相反，有時(shí)因系統(tǒng)條件變異不同，例如被驅(qū)動體經(jīng)過磨合期限反而變得阻滯性趨小，使得驅(qū)動需求力變小，這時(shí)信號強(qiáng)度反而需要反向調(diào)整，才可得到更好的控制效果。因此，上述技術(shù)如果能增設(shè)一個可以隨系統(tǒng)條件的變化而隨意調(diào)整控制信號強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)，則可使整個伺服系統(tǒng)在控制上更加完善。
本發(fā)明的主要目的是提供一種可以隨系統(tǒng)條件變化而能適度調(diào)整伺服信號強(qiáng)度的以撓生測線遙控的伺服系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種以機(jī)械和電子方式作反饋校正控制的雙重閉環(huán)路伺服系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過如下措施達(dá)到的。
本發(fā)明的主要特征在于在測線與伺服閥中軸之間加設(shè)一個伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)，該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)有一個連動組件，其一輸入端與該測線連接，以便接受由測線傳來的位移命令，而另一輸出端則與伺服閥的中軸相連接，可把輸入的位移命令信號根據(jù)所調(diào)設(shè)的比例予以調(diào)整降幅、轉(zhuǎn)向，并輸出給伺服閥中軸，使伺服閥中軸產(chǎn)生對應(yīng)的控制功能，輸出液壓媒介物及液壓能到液壓驅(qū)動單元。
本發(fā)明的另一特征在于以一個電子探測裝置探測伺服閥中軸的位移狀態(tài)，并將其轉(zhuǎn)換成電子頻比或脈沖信號反饋傳給電子控制器，該電子控制器可以比較反饋信號并且計(jì)算出校正量，再轉(zhuǎn)化成校正控制信號并輸出給驅(qū)動線輪旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源作位移校正動作，而形成一個以電子方式作反饋校正控制的閉環(huán)路控制系統(tǒng)。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明所述的用撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳述。


圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的方框圖。
圖2是本發(fā)明的一個具體實(shí)施例的立體圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例馬達(dá)與線輪組的組合的俯視圖。
圖4是圖3的IV—IV剖視圖。
圖5是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施例的正視圖。
圖6是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施例中調(diào)整臂的俯視圖。
圖7是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施例中調(diào)整臂的正視圖。
圖8是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施例的正視圖。
圖9是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施例的俯視圖。
圖10是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第三實(shí)施例的正視圖。
圖11是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第三實(shí)施例的俯視圖。
圖12是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第三實(shí)施例中搖臂的變化構(gòu)造的剖視圖。
圖13是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第四實(shí)施例的組合剖視圖。
圖14是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第四實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖15是本發(fā)明伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的第五實(shí)施例的剖視圖。
圖16是圖15的線輪的側(cè)視圖。
如圖1所示，本發(fā)明所述的用撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，設(shè)置有安全保護(hù)裝置的線輪組、伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)、電子探測裝置，以及匹配系統(tǒng)等；機(jī)械式液壓伺服閥、液壓驅(qū)動單元、被驅(qū)動體、電子控制器及其介面組及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源；其中該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源可以是一個具有減速機(jī)構(gòu)的馬達(dá)。
線輪組則包含一個線輪和一個測線。
線輪呈圓筒形，被支撐在一個旋轉(zhuǎn)軸上，在旋轉(zhuǎn)軸和線輪之間以一組摩擦式扭力限制離合器耦合在一齊同步旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸身可接受由馬達(dá)及其減速機(jī)構(gòu)傳來的機(jī)械式旋轉(zhuǎn)命令。其主要特點(diǎn)是扭力限制離合器可在突發(fā)失誤或操作不當(dāng)時(shí)，防止測線斷裂，以避免系統(tǒng)產(chǎn)生誤動作而損傷機(jī)件或人員。
測線具有可撓性，其一端固定在線輪筒身上，中間部分有規(guī)律地繞在線輪外圍，另一端連接在伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)上。伺服信號調(diào)整機(jī)構(gòu)具有一定點(diǎn)可以和測線連接，以便接受測線傳來的位移命令。其特征在于該機(jī)械本身具有可隨意調(diào)整杠桿比的功能，可把輸入的位移命令根據(jù)調(diào)設(shè)的比例降幅、轉(zhuǎn)向，并輸出給伺服閥中軸，使伺服閥產(chǎn)生對應(yīng)的控制功能，輸出液壓媒介物和液壓能到液壓驅(qū)動單元。
機(jī)械式伺服閥可利用市場上銷售的產(chǎn)品，它具有一個受彈簧預(yù)壓而突出的中軸，可接受伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)傳來的命令，并借此產(chǎn)生伺服控制作用，輸出控制液壓能到液壓驅(qū)動單元。
液壓驅(qū)動單元可以利用市場上銷售的現(xiàn)成產(chǎn)品，如活塞式直動液壓缸、旋轉(zhuǎn)式液壓缸或液壓馬達(dá)，它能把液壓能轉(zhuǎn)換為直線或旋轉(zhuǎn)位移去驅(qū)動被驅(qū)動體。
被驅(qū)動體須被良好地限制于一個固定的運(yùn)動軌跡做運(yùn)動，一邊和液壓驅(qū)動單元相連接以便接受液壓驅(qū)動單元的位移命令，一邊固定著線輪及測線使之跟隨同步運(yùn)動，同時(shí)借此把伺服滯后及伺服錯誤信號反饋給伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)和伺服閥。
通過上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個機(jī)械式旋轉(zhuǎn)控制命令由馬達(dá)軸端輸出，經(jīng)上上述線輪及測線把命令轉(zhuǎn)換為直線位移命令，再經(jīng)由伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)械調(diào)整降幅后，轉(zhuǎn)移給伺服閥，伺服閥再把機(jī)構(gòu)位移輸入命令轉(zhuǎn)換為液壓控制能，并借助于液壓媒介物把能量傳輸?shù)揭簤候?qū)動單元，然后轉(zhuǎn)換成機(jī)械式位移命令，使被驅(qū)動體作相對于原始控制命令的運(yùn)動。
在被驅(qū)動體運(yùn)動的同時(shí)，借助于固定在其上的線輪組把伺服滯后及伺服錯誤信號直接從直線位移方式反饋到本申請的主要部分——伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)，在此反饋命令被以適當(dāng)比例減幅后，并同主控制命令傳給伺服閥，這樣便完成了第一層次的封閉環(huán)路式機(jī)械液壓伺服控制循環(huán)。而上述所謂的最適當(dāng)比例的減幅是依據(jù)系統(tǒng)特性所調(diào)設(shè)出的連桿比、杠桿比或齒輪比，目的在于使被驅(qū)動體能隨控制命令作最小運(yùn)動波幅、最小伺服滯后、不過沖、無延滯、無共振、最佳伺服獲得和最佳動態(tài)應(yīng)答性的伺服動作。
另外，電子探測裝置可以是一種市售現(xiàn)成的位移探測器，探測器本身固定在一個固定體上，感應(yīng)頭對準(zhǔn)伺服閥中軸運(yùn)動方向，并接近伺服閥軸端或其跟隨運(yùn)動物體。其特征在于用來探測伺服閥中軸的位移(也就是實(shí)際發(fā)生的伺服滯后)，并將其轉(zhuǎn)換成電子類比或脈沖信號反饋給電子控制器。
電子控制器可以比較反饋信號并計(jì)算出校正量，在轉(zhuǎn)化成校正控制信號，經(jīng)由介面組輸出給馬達(dá)去驅(qū)動信號作位移校正動作。另一個特征是這個校正動作也可以用來控制液壓伺服閥的控制口開閉量，以達(dá)到控制輸出液壓媒介物壓力的目的。
電子探測裝置也可以是市售現(xiàn)成品的感應(yīng)式或機(jī)械式極限開關(guān)，它用探測伺服閥或其跟隨物的兩端極限，以便達(dá)到探測過行程，防止誤動作。
馬達(dá)及其減速機(jī)構(gòu)可接受電子控制器的輸送命令，并轉(zhuǎn)換成機(jī)械式校正旋轉(zhuǎn)命令并傳輸給線輪及測線。
接著，由線輪組轉(zhuǎn)換成直線位移命令，再經(jīng)由伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)把校正命令減幅并傳輸?shù)剿欧y中軸。伺服閥再把校正命令轉(zhuǎn)換成校正液壓能，經(jīng)由液壓媒介物及液壓驅(qū)動單元轉(zhuǎn)換成最終可用的直線校正位移，使被驅(qū)動體依校正值作相應(yīng)的伺服校正運(yùn)動。
通過上述裝置，從電子探測裝置測得伺服閥中軸的位移差異(其值和被驅(qū)動動體的實(shí)際伺服滯后值呈常數(shù)比)，再依次經(jīng)由系統(tǒng)各單元轉(zhuǎn)換循環(huán)到被驅(qū)動體作出校正動作為止，這樣就又完成了另外一層次的閉環(huán)路伺服控制循環(huán)。
如上所述，該雙重閉環(huán)咱伺服控制系統(tǒng)的控制流程如下所述首先，由電子控制器把控制命令轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源可接受的驅(qū)動信號，使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源驅(qū)動線輪組，令線輪旋轉(zhuǎn)，并收放測線，借助測線的收放動作，控制命令被轉(zhuǎn)換成直線位移并傳到伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)，在伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)中，命令信號被適度調(diào)整降幅后再傳到伺服閥，使伺服閥根據(jù)命令控制動作媒介物，驅(qū)使液壓驅(qū)動單元驅(qū)動被驅(qū)動體作功，這樣就完成了前半段的驅(qū)動控制循環(huán)。
當(dāng)被驅(qū)動體根據(jù)命令動作時(shí)，若有誤差存在，這個誤差可經(jīng)由二道反饋方式被探知、反饋，并予以校正。
第一道反饋方式屬于機(jī)械式反饋循環(huán)；當(dāng)被驅(qū)動體的位移一有誤差產(chǎn)生就會經(jīng)由固定在被驅(qū)動體上的線輪組直接拉著測線把它反饋到伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)，將反饋信號的強(qiáng)度接所設(shè)定的杠桿比例予以降幅，然后再轉(zhuǎn)傳給伺服閥作相應(yīng)的校正動作。這一個反饋信號的特點(diǎn)是能及時(shí)、連續(xù)、機(jī)械式地直接傳遞，且反饋信號強(qiáng)度和主控制信號可混合同時(shí)傳入，并且可就各個系統(tǒng)特性適度地調(diào)整信號強(qiáng)弱，避免系統(tǒng)失控或產(chǎn)生共振現(xiàn)象。
第二道反饋方式屬于電子式校正循環(huán)，當(dāng)被驅(qū)動體一有運(yùn)動誤差時(shí)，它會同地顯現(xiàn)在伺服閥中軸的位移變化上，所以可利用一個電子式距離探測器去探知伺服閥中軸相對于其中立位置的位移變化，即可得知系統(tǒng)實(shí)際動作誤差，進(jìn)而把這測得的誤差以電子式信號回傳至電子控制器，經(jīng)比較計(jì)算后求得校正值，再發(fā)生校正命令使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源、線輪組、伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)及伺服閥產(chǎn)生相應(yīng)的控制功能，并借助液壓驅(qū)動單元驅(qū)使被驅(qū)動體作出校正動作。這個反饋循環(huán)的特點(diǎn)在于能測得實(shí)際系統(tǒng)動作誤差并做更軟性的校正功能，使系統(tǒng)精度進(jìn)一步提高。
上述的循環(huán)屬于電子、機(jī)械、油壓三體合一的閉環(huán)式伺服回路。其主要特點(diǎn)是測得實(shí)際伺服滯后并做即時(shí)校正，使系統(tǒng)精度進(jìn)一步提高，以及用來校正伺服閥開口開閉量，用來控制輸出壓力。
而本發(fā)明的雙重伺服校正回路裝置及系統(tǒng)安排，使傳統(tǒng)機(jī)械式液壓伺服傳動機(jī)構(gòu)在精度、可靠性、可行性更進(jìn)一步提高，可以更廣泛、更實(shí)用、更靈活地應(yīng)用于各種不同條件的液壓伺服傳動組合系統(tǒng)(組合是指手動、遙控、數(shù)控、電控等)。
最重要的是能把反饋信號強(qiáng)度隨意做適度調(diào)設(shè)的功能，使整個系統(tǒng)在使用壽命期間，隨時(shí)隨著元件老化及條件變異做適當(dāng)調(diào)整，徹底解決傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)不可捉摸的抖動，以及具有摧毀性、危險(xiǎn)性、一發(fā)生便不能停止的系統(tǒng)共振問題，使利用撓性測線做遙控的伺服系統(tǒng)臻至完善。
圖2是一個利用直線動作液壓缸A當(dāng)液壓驅(qū)動單元，且以馬達(dá)M為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的系統(tǒng)布置圖。線輪組B被組裝在一個機(jī)殼B1內(nèi)，該機(jī)殼B1固定在被驅(qū)動體C上同步運(yùn)動，伺服閥1和伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)D結(jié)合在一起，并連同液壓缸A固定在支架E上不動。
當(dāng)馬達(dá)M接受命令轉(zhuǎn)動時(shí)，使驅(qū)動線輪組B收放測線33，經(jīng)由伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)D把信號調(diào)整降幅，并轉(zhuǎn)傳到伺服閥1上，使產(chǎn)生相應(yīng)的控制功能，再經(jīng)由油管12輸控液壓能驅(qū)使直線動作液壓缸A和連接在液壓缸桿A2上的被驅(qū)動體C同步作功。
當(dāng)被驅(qū)動體C一有動作誤差時(shí)，會帶動其上的線輪組B，把誤差信號直接經(jīng)由測線33反饋到伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)D，經(jīng)減幅后傳到伺服閥1，使之產(chǎn)生校正誤差的功能。這樣就完成了一個完整的閉環(huán)路伺服控制。
如圖3和4所示，當(dāng)馬達(dá)M接受到驅(qū)動命令使馬達(dá)中軸21轉(zhuǎn)動時(shí)，便帶動其從動件，如連軸器22、蝸桿23、蝸輪24和插設(shè)在該線輪31中心的旋轉(zhuǎn)軸32一齊轉(zhuǎn)動，馬達(dá)中軸21的轉(zhuǎn)速也按蝸輪24的齒輪比得到適度的減變。借助一個和線輪31螺合的螺帽341頂壓盤形簧片342，使之抵壓旋轉(zhuǎn)軸32上的法蘭部321，使旋轉(zhuǎn)軸32的法蘭部321和線輪31接觸面311形成一組具有扭力限制的摩擦式離合器，使旋轉(zhuǎn)軸32的旋轉(zhuǎn)得以傳達(dá)到線輪31上去。這個扭力限制離合器的功能是使得當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，不致拉斷測線33或損毀其它組件，具有防護(hù)構(gòu)件安全的功能；該線輪31的外圍設(shè)有螺旋形凹槽312，可供該測線33的中間部位繞設(shè)，該測線33的一端固定在該線輪31上，另一自由端331連接到該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)D上。
如圖5、6和7所示，該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)D是一個連桿式機(jī)構(gòu)，其所設(shè)置的主要連動組件4主要是在一個機(jī)殼41內(nèi)組裝的一個可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸42，該旋轉(zhuǎn)軸42一端固定連接第一搖臂43，軸身上則以一個螺帽421抵緊固定連接第二搖臂44，以方便調(diào)整第二搖臂44的角度，該第二搖臂44的臂身441與該伺服閥1的中軸11相觸接，由于伺服閥1的中軸11受到設(shè)于閥體內(nèi)部的一個彈簧(圖中未示出)的頂推恒往外突，故可以一直與第二搖臂44保護(hù)相接觸狀態(tài)。該第一搖臂43由一個固定臂431和一個調(diào)整臂432組接而成，該固定臂431的一端固定在該旋轉(zhuǎn)軸42上，另一端則以二個螺接元件45穿過設(shè)于該調(diào)整臂432一端的滑槽433，而將二者固接在一起。測線33先繞經(jīng)過一個惰輪46轉(zhuǎn)向后，其自由端331再借助一個固定器434固定在該調(diào)整臂432上，并借助一個彈簧435拉住該調(diào)整臂432的自由端436，使測線33保持在拉緊狀態(tài)。該固定器434以及第二搖臂44與伺服閥1中軸11的接觸點(diǎn)即分別成為這一連動組件4的信號輸入端和輸出端。
當(dāng)驅(qū)動命令也就是線輪組B的測線33位移命令)從測線33傳入時(shí)，命令會沿著測線33，經(jīng)惰輪46轉(zhuǎn)向，再拉動測線固定器434，而拉動該第一搖臂43以該旋轉(zhuǎn)軸42為軸心做偏擺，進(jìn)而借助旋轉(zhuǎn)軸42帶動第一搖臂44偏擺。于是直線命令被轉(zhuǎn)換成第一、二搖臂43、44的擺動旋轉(zhuǎn)命令，經(jīng)由第一、二搖臂43、44所形成的杠桿比減幅后，即由第二搖臂44轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)遞到伺服閥1的中軸11上，使中軸11做出相應(yīng)于測線33運(yùn)動的控制動作，驅(qū)動伺服閥1產(chǎn)生相應(yīng)的控制功能。
上述第一、二搖臂43、44利用長度不同所形成的杠桿比可把輸入信號命令予以降幅，第一搖臂43中的固定臂431與調(diào)整臂432之間可改變組接的位置，所以測線33自由端331固定點(diǎn)434到旋轉(zhuǎn)軸42中心的距離長度可以適當(dāng)調(diào)整，使得輸入信號強(qiáng)度得以任意調(diào)設(shè)在最適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，這是本發(fā)明最大特點(diǎn)之一。因?yàn)橄到y(tǒng)的主控制命令和反饋校正命令是同時(shí)連續(xù)的由測線33傳遞到伺服閥1中軸11上，此時(shí)如果不依賴系統(tǒng)特性，視需要機(jī)動適當(dāng)?shù)卣{(diào)整控制信號強(qiáng)弱，會使控制信號過強(qiáng)或過弱，而得不到最控制效果，比如產(chǎn)生振動、過沖、不能定位以及加減速、應(yīng)答性、重復(fù)定位能力不佳的毛病。
用以固定惰輪46的惰輪支架461上設(shè)有一道平行于測線33的長槽462，可方便調(diào)整惰輪46位置，使測線33保持平行于被驅(qū)動體的運(yùn)動方向，此外，也使測線33尾段中心線b—b線和測線33自由端331固定點(diǎn)到與旋轉(zhuǎn)軸41中心連線a—a線保持近似垂直，以得到較佳的線性控制。
而電子式距離探測器47是一種市場上可購買到的現(xiàn)成品，被固定在一個固定板48上，其探測面正對著第二搖臂44的背面442，借助于此可探知伺服閥1中軸11相對于其中心位置的位移變化，并將其轉(zhuǎn)換成電子類比信號傳回電子控制器。這個探測器也可以用一個旋轉(zhuǎn)譯碼器直接連接在旋轉(zhuǎn)軸42上來取代，這樣同樣可以測量第二搖臂44的擺動角位移變化量，得知伺服閥1中軸11的伺服滯后，進(jìn)而把探知的角度變化量以脈沖信號反饋到電子控制器予以計(jì)算并計(jì)算出校正值。這也是本發(fā)明的另一特點(diǎn)。
另外，也可以兩個限制開關(guān)491和492來探測第一搖臂43的調(diào)整臂432自由端436的搖擺極限位置，以便探知異常防止失誤。
如圖8和9所示，該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)D的第二實(shí)施例，其所設(shè)置的連動組件5是將來自線輪組B的測線33自由端331接繞在第三線輪51上，并利用一個固定器511把尾端522固定起來，而第三測線52的一端521利用一個固定器512固定在第四線輪53上，中間部分繞經(jīng)第四線輪53上后，再繞設(shè)在第一線輪54上，并利用一個固定器513把尾端固定妥當(dāng)，另一個第二測線55的一端551利用一個固定器514固定在第二線輪56上，中間繞經(jīng)第二線輪56，尾端562再用一個固定梢515和一個驅(qū)動軸57結(jié)合在一起，該第一、第二線輪54、56被串接固定在一個可自由旋動的旋轉(zhuǎn)軸591上，而第三、第四線輪51、53則被串接固定在另一個可自由旋動的旋轉(zhuǎn)軸592上，該第一線輪54包含旋轉(zhuǎn)軸591上的法蘭式固定輪體541，以及接螺接元件543固定在該固定輪體541上的扇形調(diào)整輪542，該扇形調(diào)整輪542外表具有一個圓弧部544，可供該第三測線52繞設(shè)，并借助一個彈簧517的一端固定該調(diào)整輪542，以拉緊測線；該被驅(qū)動軸57被以二襯套517支撐在一個法蘭式支架58中自由滑動，該被驅(qū)支軸57的一端設(shè)有一個法蘭573，可承受套設(shè)在法蘭式支架58外圍彈簧581的壓力，可配合彈簧517用來拉伸整體測線，軸身的另一端裝有一個圓球572和伺服閥1中軸11靠緊在一盧?？山柚或?qū)動軸57的位移同步傳動伺服閥1的中軸11。
當(dāng)驅(qū)動命令從測線33首先傳到第三線輪51，其次由第四線輪53把命令再傳到第一線輪54，最后由第二線輪56把它傳到被驅(qū)動軸57。這樣一來信號強(qiáng)度就被這一系列線輪組合減速比予以適當(dāng)減速，如果日后需要變化此機(jī)構(gòu)的減速比，只要拆卸幾支螺接元件543換置一個不同半徑的調(diào)整輪542，便可得到和圖5所示相同的任意調(diào)整信號強(qiáng)度的效果。
伺服閥1和法蘭式支架58的搭配目的在于減少伺服閥1的高溫?zé)醾饔绊?。以雞尾槽595和雞尾596配合的方式固定旋轉(zhuǎn)軸591、592的機(jī)殼593、594，以便達(dá)到任意變動測線33中心位置用。這個功能在調(diào)整系統(tǒng)元件間相對位置以及增減測線長度時(shí)提供了很多方便。
這種伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)D有以下四個特點(diǎn)其一是信號媒介物全部利用撓性測線，無磨耗配件。其二是信號經(jīng)第三、四線輪51、53及第一、二線輪54、56兩段機(jī)構(gòu)減幅，整體結(jié)構(gòu)較簡潔。其三是信號輸入測線中心位置可任意調(diào)整，方便系統(tǒng)相關(guān)件的安裝。其四是采用模組化快速換模的概念，只要置換第一線輪54上的調(diào)整輪542便可變換信號強(qiáng)度降幅比例，這除了適合系統(tǒng)需要外，也使使用者調(diào)整變得簡易可行，使本發(fā)明可更廣泛地得以應(yīng)用。
當(dāng)然，該測線33的自由端331也可不經(jīng)過第三、四線輪51、53，而直接繞設(shè)固定在第一線輪54上，這樣同樣存儲有調(diào)整信號強(qiáng)度的功能。
如圖10和11所示，伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)D的第三實(shí)施例，其所設(shè)置的連動組件6的特點(diǎn)和第二實(shí)施例相仿，其亦提供一個控制線性優(yōu)良的信號傳遞功能。
它是以兩個旋轉(zhuǎn)軸611、612分別串接第5、第6線輪61、62及搖臂63、齒輪64，第5線輪61固定測線33的自由端331，該搖臂63的中心形成一個軸套631而套設(shè)固定在旋轉(zhuǎn)軸62上，外表則形成一個圓弧部632，可供鄰接于第6線輪62和搖臂63之間的第4測線65繞設(shè)，并固定在其尾端，而被一個法蘭式支架66限制僅能作直線位移的被驅(qū)動軸67，其一端671與伺服閥1中軸11相鄰接，另一端則形成一個齒條部672與該齒輪64相嚙合。
因?yàn)樵摀u臂63的軸套631是利用螺帽68壓緊膨脹式錐環(huán)69和旋轉(zhuǎn)軸612結(jié)合在一起同步旋轉(zhuǎn)，故如果系統(tǒng)需要更換信號強(qiáng)度比例，可簡單地拆卸及更換一個新尺寸的搖臂63來達(dá)到。
如圖12所示，可以在該搖臂63中中軸套631外表周緣直接形成一個齒紋部633與該被驅(qū)動軸67的齒條部672相嚙合。
如圖13和14所示，是伺服信號調(diào)整機(jī)構(gòu)的第四實(shí)施例。圖10中套在軸612的齒輪64在此被修正為一個平面，直接靠在凸輪64A上。借此安排使測線命令仍能得到有效減幅而傳到伺服閥中軸，成為另一個變通可行的實(shí)施例。
如圖15和16所示，是伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)D的第5實(shí)施例。其所設(shè)置的連動組件7是在一個中空驅(qū)動軸71內(nèi)部設(shè)有螺紋711，外圍固接有第7線輪712，可供測線33的自由端331繞設(shè)，并以一個固定器713固定，而一個法蘭式支架72則固定穿設(shè)在該驅(qū)動軸71的內(nèi)部，其外壁與驅(qū)動軸71內(nèi)部之間設(shè)有止推軸承73，以限制該驅(qū)動軸71僅能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，不能直線位移，另外在該法蘭式支架72中心插設(shè)一個被驅(qū)動軸74，其一端741與該伺服閥1中軸11相鄰接，另一端742固接一個螺紋件743，其與該驅(qū)動軸71螺紋711相螺合，另外借助一個銷軸75由法蘭式支架72插設(shè)于被驅(qū)動軸71的一個軸向凹槽744內(nèi)，以限制該被驅(qū)動軸71僅能做直線位移，不能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)?shù)?線輪712被測線33拉動而轉(zhuǎn)動時(shí)，會帶動驅(qū)動軸71旋轉(zhuǎn)，再驅(qū)使螺紋件743連同被驅(qū)動軸74一起按命令左右移動，進(jìn)而達(dá)到按命令驅(qū)動伺服閥1中軸11的功能。
該驅(qū)動軸71實(shí)際是由一個環(huán)體71A及一個螺紋件71B以螺絲固接而成，因而可借助于更換該螺紋件71B及另一個螺紋件743或者僅更換第7線輪的尺寸，即可達(dá)到任意調(diào)整信號強(qiáng)度的功能。綜上所述，本發(fā)明能借助于伺助信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)來按系統(tǒng)條件變化，而隨意調(diào)整信號的強(qiáng)度，使整個伺服系統(tǒng)在使用上更趨于理想和實(shí)用的境界。
權(quán)利要求
1.一種以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，包括一個被驅(qū)動體；一個液壓驅(qū)動單元，以液壓驅(qū)動該被驅(qū)動體；一個機(jī)械式液壓伺服閥，具有一個可移動的中軸，當(dāng)該中軸移動時(shí)，該伺服閥可令該液壓驅(qū)動單元驅(qū)動該被驅(qū)動體；一個線輪，呈圓筒形，連結(jié)于該被驅(qū)動體上，中心具有一個旋轉(zhuǎn)軸；一個測線，具有可撓性，一端固定在該線輪上，中間部分繞設(shè)該線輪外圍，另一端則形成一個自由端；一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源，可接受命令信號而驅(qū)動該線輪的旋轉(zhuǎn)軸，進(jìn)而驅(qū)動該線輪旋轉(zhuǎn)，以收放該測線；以及一個伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)，具有一個連動組件，該連動組件的輸入端與該測線的自由端固接，另一輸出端則與該伺服閥的中軸相接觸，可借助該連動組件使測線的位移命令強(qiáng)度能得到適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并傳達(dá)到該伺服閥的中軸；借助上述構(gòu)造的組合，當(dāng)該線輪被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源驅(qū)動旋轉(zhuǎn)而拉動測線時(shí)，借助該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)把輸入的命令信號強(qiáng)度適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，再推動該伺服閥的中軸，使液壓驅(qū)動單元驅(qū)動該被驅(qū)動體。
2.如權(quán)利要求1所述的撓性測線遙控伺服系統(tǒng)，其特征在于該線輪與旋轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有一個摩擦式扭力限制離合器，以保護(hù)該測線不被扯斷。
3.如權(quán)利要求1所述的以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，其特征在于可借助一探測器探測該伺服閥中軸的位移狀態(tài)，如果伺服閥的中軸位移有所差異，則將信號反饋至一個電子控制器，該電子控制器可比較反饋信號并計(jì)算出校正量，再轉(zhuǎn)化成校正控制信號，并輸出給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源作位移校正動作。
4.如權(quán)利要求1所述的以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，其特征在于該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的連動組件包含一個旋轉(zhuǎn)體，可自由旋動；一個轉(zhuǎn)向惰輪，導(dǎo)引該測線轉(zhuǎn)向；第一搖臂，其一端固定在該旋轉(zhuǎn)軸上，另一端和該測線的自由端相固接；第二搖臂，一端固定套設(shè)在該旋轉(zhuǎn)軸上，并與該伺服閥的中軸相觸接；當(dāng)測線被拉動時(shí)，可拉動第一搖臂以該旋轉(zhuǎn)軸為軸心作偏擺，并進(jìn)而帶動該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，使該第二搖臂偏擺推動該伺服閥的中軸。
5.如權(quán)利要求4所述的以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，其特征在于該第一搖臂可由一個固定臂及一個調(diào)整臂組接而成，該固定臂的一端固定于該旋轉(zhuǎn)軸上，而該調(diào)整臂則與該測線的自由端相固接。
6.如權(quán)利要求1所述的以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，其特征在于該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的連動組件包含一個旋轉(zhuǎn)軸，可自由旋動；第一線輪，套設(shè)固定在該旋轉(zhuǎn)軸上；可供該測線繞設(shè)，并固定于該測線的自由端；第二線輪，套設(shè)固定于該旋轉(zhuǎn)軸上；第二測線，繞設(shè)在第二線輪上，其一端固定在該第二線輪上，以及一個被驅(qū)動軸，被限制僅能作直線位移，其一端與該伺服閥的中軸相觸接，另一端與該第二測線的另一端相連接；當(dāng)該測線被拉動時(shí)，可拉動該第一線輪以該旋轉(zhuǎn)軸為軸心作偏轉(zhuǎn)，并進(jìn)而帶動該旋轉(zhuǎn)軸及第二線輪旋轉(zhuǎn)，再借助第二測線拉動該被驅(qū)動軸推動該伺服閥的中軸。
7.如權(quán)利要求6所述的以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，其特征在于該測線的自由端可先繞設(shè)固定于一線輪組的一第三線輪上，該線輪組是由一個可自由旋動的旋轉(zhuǎn)軸同時(shí)串接該第三線輪及一第四線輪，第四線輪與第一線輪之間再以一個第三測線相連接
8.如權(quán)利要求1所述的以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，其特征在于該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的連動組件包含一個旋轉(zhuǎn)軸，可自由旋動；一個搖臂，中央部位形成一個中空軸套，并套設(shè)固定于該旋轉(zhuǎn)軸上，外表則形成一個圓弧部，可供該測線繞設(shè)，并固定該測線的自由端；一個齒輪，套設(shè)固定于該旋轉(zhuǎn)軸上；以及一個被驅(qū)動軸，被限制僅能作直線位移，其一端與該伺服閥中軸相觸接，另一端則形成一個齒條部，并與該齒輪相嚙合；當(dāng)該測線被拉動時(shí)，可拉動該搖臂以旋轉(zhuǎn)軸為軸心作偏轉(zhuǎn)，并進(jìn)而帶動該旋轉(zhuǎn)軸和該齒輪旋轉(zhuǎn)，再借助該齒輪連動該被驅(qū)動軸推動該伺服閥的中軸。
9.如權(quán)利要求1所述的以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，其特征在于該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的連動組件包含一個旋轉(zhuǎn)軸，可自由轉(zhuǎn)動；一個搖臂，中央部位形成一個中空的軸套，并套設(shè)固定在該旋轉(zhuǎn)軸上，外表形成一個圓弧部，可供該測線繞設(shè)，并固定該測線的自由端，且該軸套的外表周緣形成一個齒紋部；及一個被驅(qū)動軸，被限制僅能作直線位移，其一端與該伺服閥的中軸相觸接，另一端則形成一個齒條部，并與該軸套的齒輪部相嚙合；當(dāng)該測線被拉動時(shí)，可拉動該搖臂以該旋轉(zhuǎn)軸為軸心作偏轉(zhuǎn)，再借助該搖臂軸套上的齒紋部連動該被驅(qū)動軸推動該伺服閥的中軸。
10.如權(quán)利要求8所述的以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，其特征在于該測線的自由端可先被繞設(shè)固定于一線輪組的一第五線輪上，該線輪組是由一個可自由旋動的旋轉(zhuǎn)軸同時(shí)串接該第五線輪及一第六線輪，第六線輪與該搖臂之間再以一第四測線相連接。
11.如權(quán)利要求1所述的以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)；其特征在于該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的連動組件包含一個驅(qū)動軸，被限制僅能轉(zhuǎn)動，不能軸向移動，其內(nèi)部中空，并設(shè)有螺紋，外部可供該測線繞設(shè)，并固定該測線的連結(jié)端，以及一個被驅(qū)動軸，被限制僅能做直線位移，其穿設(shè)于該驅(qū)動軸內(nèi)部，一端與該伺服閥的中軸相觸接，另一端形成一螺紋部，并與該驅(qū)動軸相螺合；當(dāng)該測線被拉動時(shí)，可拉動該驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而連動該被驅(qū)動軸直線位移，以推動該伺服閥的中軸。
12.如權(quán)利要求1所述的以撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，其特征在于該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)的連動組件包含一個旋轉(zhuǎn)軸，可自由旋轉(zhuǎn)；一個搖臂，中央部位形成一中空軸套，并套設(shè)固定于該旋轉(zhuǎn)軸上，外表則形成一圓弧部，可供該測線繞設(shè)，并固定該測線的自由端；一個凸輪，套設(shè)固定于該旋轉(zhuǎn)軸上；以及一個被驅(qū)動軸，被限制僅能作直線位移，其一端與該伺服閥的中軸相接觸，另一端則形成一平面，并與該凸輪接觸；當(dāng)該測線被拉動時(shí)，可拉動該搖臂以該旋轉(zhuǎn)軸為軸心作偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動該旋轉(zhuǎn)軸及該凸輪旋轉(zhuǎn)，再借助該凸輪推動該伺服閥中軸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用撓性測線遙控的伺服系統(tǒng)，它主要借助于一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源驅(qū)動一個線輪旋轉(zhuǎn)，而收放測線，該測線的一個自由端連接至一個伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)，可借助該伺服信號強(qiáng)度調(diào)整機(jī)構(gòu)將輸入的命令信號強(qiáng)度作知法的調(diào)整，再推動一個伺服閥的中軸，使液壓驅(qū)動單元驅(qū)動被驅(qū)動體，并借助一個電子探測裝置探測該伺服閥中軸的位移狀態(tài)，且將信號反饋到一個電子控制器比較計(jì)算出校正量，再將校正信號輸出到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源，而形成一雙重全閉環(huán)路伺服控制系統(tǒng)。
文檔編號G05B11/01GK1114433SQ9410689
公開日1996年1月3日 申請日期1994年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月30日
發(fā)明者張伏榮 申請人:張伏榮