一种负载压力控制式数字流体缸制造技术

一种负载压力控制式数字流体缸，其伺服阀包括阀块、滑阀阀芯、电机及反馈机构；反馈机构包括反馈螺柱、齿轮、齿条、反馈活塞、反馈块、第一及第二推力弹簧，反馈螺柱一端与滑阀阀芯同轴螺接，另一端连接电机；齿轮安装在反馈螺柱另一端；反馈块内部设有反馈活塞安装孔，齿条平行固装在反馈活塞上，齿轮与齿条相啮合；反馈活塞两侧的安装孔内分别设置第一推力弹簧及第二推力弹簧，孔底各自设有第一反馈块油口和第二反馈块油口；阀块上第一工作油口与第一缸筒油口连通，阀块上第二工作油口与第四缸筒油口连通，第一反馈块油口与第三缸筒油口连通，第二反馈块油口与第二缸筒油口连通；第一及第二工作油口连通无杆腔，第三及第四工作油口连通有杆腔。

【技术实现步骤摘要】
一种负载压力控制式数字流体缸
本专利技术属于数字流体缸
，特别是涉及一种负载压力控制式数字流体缸。
技术介绍
流体缸是一种通过把流体(液体或气体)的压力能转换为机械能来实现直线往复运动的终端执行元件。传统的流体缸必须与流体控制阀(方向阀、压力阀、流量阀、伺服阀等)相结合才能实现位置控制、速度控制、方向控制等实用功能，其主要缺点是系统结构复杂、价格高、使用维护不方便、对技术人员要求较高，而且也不能直接实现数字计算机控制。数字流体缸与传统的流体缸有本质上的区别，它是一种集能量转换功能和控制功能于一体的直线执行元件，在中低频率范围内，无论从实用功能上还是控制性能上，都远远好于传统的流体缸。但是，现有的数字流体缸都是采用位置反馈的方式实现位置或速度控制，且大多应用在位置或速度控制的场合，如挖掘机工作臂的角度控制等。在进行加载控制时，现有的数字流体缸不仅需要增加力传感器，而且还要增加力闭环所需要的电气装置，导致现有的数字流体缸普遍存在成本高、系统结构复杂的不足。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种负载压力控制式数字流体缸，能够直接实现力闭环控制，即流体缸的负载压力与电机的电机轴转角呈严格的线性比例关系，在进行加载控制时，不需要增加力传感器和力闭环所需的电气装置，有效降低了数字流体缸的成本，同时使系统结构简单化。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种负载压力控制式数字流体缸，包括缸筒、活塞杆、前缸盖、后缸盖及伺服阀；所述缸筒的两个筒口分别由前缸盖和后缸盖进行封装，在前缸盖的中心开设有活塞杆穿装孔；所述活塞杆与缸筒同轴套装在一起，活塞杆的活塞端位于缸筒内部，活塞杆的铰耳端位于缸筒外部，活塞杆的活塞端与后缸盖之间构成无杆腔，活塞杆的活塞端与前缸盖之间构成有杆腔；在靠近所述后缸盖的缸筒筒壁上分别开设有第一缸筒油口和第二缸筒油口，且第一缸筒油口和第二缸筒油口与无杆腔相连通；在靠近所述前缸盖的缸筒筒壁上分别开设有第三缸筒油口和第四缸筒油口，且第三缸筒油口和第四缸筒油口与有杆腔相连通；所述伺服阀安装在后缸盖外表面，伺服阀包括阀块、滑阀阀芯、电机及反馈机构；所述阀块固定连接在后缸盖上，所述滑阀阀芯穿装在阀块的阀芯安装孔内，滑阀阀芯一端通过转接套筒与电机的电机轴同轴连接在一起，电机通过电机转接架固定连接在阀块上，所述滑阀阀芯相对于转接套筒不可转动但可轴向移动，所述电机的电机轴相对于转接套筒不可转动且不可轴向移动；所述滑阀阀芯的另一端与反馈机构相连接。所述反馈机构包括反馈螺柱、齿轮、齿条、反馈活塞、反馈块、第一推力弹簧及第二推力弹簧；在所述反馈螺柱一端设置有反馈螺纹孔，在与反馈机构配合连接的滑阀阀芯端部设置有反馈外螺纹，反馈外螺纹与反馈螺纹孔螺纹连接配合；所述反馈螺柱与滑阀阀芯同轴设置，反馈螺柱与阀块之间通过轴承相连，反馈螺柱相对于阀块可转动但不可轴向移动；所述反馈螺柱另一端延伸至阀块外部，所述齿轮同轴固装在反馈螺柱的外露端；所述反馈块固装在阀块上，在反馈块内部设置有反馈活塞安装孔，所述齿条固定嵌装在反馈活塞的侧表面，且齿条与反馈活塞平行设置，与齿条正对的反馈块上开设有让位孔，所述齿轮通过让位孔与齿条相啮合；所述反馈活塞在反馈活塞安装孔内可轴向移动；所述第一推力弹簧设置在反馈螺柱一端与反馈块之间的反馈活塞安装孔内，所述第二推力弹簧设置在反馈螺柱另一端与反馈块之间的反馈活塞安装孔内；所述第一推力弹簧所在侧的反馈活塞安装孔孔底开设有第一反馈块油口，所述第二推力弹簧所在侧的反馈活塞安装孔孔底开设有第二反馈块油口。在所述阀块上分别开设有高压进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口，所述第一工作油口通过油管与缸筒上的第一缸筒油口相连通，所述第二工作油口与缸筒上的第四缸筒油口相连通；所述高压进油口用于接入外部高压油液，所述回油口与外部液压油箱相连通；所述反馈块上的第一反馈块油口通过油管与缸筒上的第三缸筒油口相连通，反馈块上的第二反馈块油口通过油管与缸筒上的第二缸筒油口相连通。所述伺服阀为四边滑阀，四边滑阀采用全周开口形式或非全周开口形式；当所述伺服阀采用全周开口形式时，所述阀块与滑阀阀芯之间采用直接配合形式或采用阀套进行间接配合；当所述伺服阀采用非全周开口形式时，所述阀块与滑阀阀芯之间只能采用阀套进行间接配合。当所述阀块与滑阀阀芯之间采用采用阀套进行间接配合时，所述阀套设置在阀块与滑阀阀芯之间，阀套与阀块之间为间隙密封配合，阀套相对于阀块不可移动；所述阀套与滑阀阀芯之间为间隙密封配合，滑阀阀芯相对于阀套可轴向移动。当所述伺服阀采用非全周开口形式时，伺服阀的四个可变节流口分成两组，两组可变节流口分别用于控制无杆腔和有杆腔的油液进出；当两组可变节流口的开口面积相同时，可构成对称四边滑阀；当两组可变节流口的开口面积相似且开口面积之比等于无杆腔和有杆腔有效作用面积之比时，可构成非对称四边滑阀。当所述伺服阀为对称四边滑阀时，在所述阀套上开设有两组相同的窗口，窗口的形状为圆形或矩形；当所述伺服阀为非对称四边滑阀时，具有两种结构形式；当采用第一种结构形式时，在所述阀套上开设有两组相似的窗口，窗口的形状为圆形或矩形；当采用第二种结构形式时，在所述滑阀阀芯的台肩上开设两组相似的凹槽，凹槽的形状为半圆形、矩形或U形。本专利技术的有益效果：本专利技术的负载压力控制式数字流体缸，能够直接实现力闭环控制，即流体缸的负载压力与电机的电机轴转角呈严格的线性比例关系，在进行加载控制时，不需要增加力传感器和力闭环所需的电气装置，有效降低了数字流体缸的成本，同时使系统结构简单化。附图说明图1为本专利技术的一种负载压力控制式数字流体缸的正视图(局部剖视)；图2为本专利技术的一种负载压力控制式数字流体缸的侧视图(局部剖视)；图3为图1中I部放大图；图4为图2中II部放大图；图5为阀套与滑阀阀芯的配装示意图(窗口形状为圆形和矩形)；图6为图5中A-A剖视图；图7为阀套与滑阀阀芯的配装示意图(窗口形状为圆形)；图8为图7中B-B剖视图；图9为阀套与滑阀阀芯的配装示意图(窗口形状为圆形且滑阀阀芯台肩上设有凹槽)；图10为图9中C-C剖视图；图11为滑阀阀芯的结构示意图(凹槽形状为U形)；图12为滑阀阀芯的结构示意图(凹槽形状为半圆形)；图中，1—缸筒，2—活塞杆，3—前缸盖，4—后缸盖，5—无杆腔，6—有杆腔，7—阀块，8—滑阀阀芯，9—电机，10—转接套筒，11—电机转接架，12—反馈螺柱，13—齿轮，14—齿条，15—反馈活塞，16—反馈块，17—第一推力弹簧，18—第二推力弹簧，19—反馈螺纹孔，20—反馈外螺纹，21—第一反馈块油口，22—第二反馈块油口，23—阀套，24—窗口，25—凹槽，26—轴承，a—第一缸筒油口，b—第二缸筒油口，c—第三缸筒油口，d—第四缸筒油口，A—第一工作油口，B—第二工作油口，P—高压进油口，T—回油口。具体实施方式下面结合附图和具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载压力控制式数字流体缸，其特征在于：包括缸筒、活塞杆、前缸盖、后缸盖及伺服阀；所述缸筒的两个筒口分别由前缸盖和后缸盖进行封装，在前缸盖的中心开设有活塞杆穿装孔；所述活塞杆与缸筒同轴套装在一起，活塞杆的活塞端位于缸筒内部，活塞杆的铰耳端位于缸筒外部，活塞杆的活塞端与后缸盖之间构成无杆腔，活塞杆的活塞端与前缸盖之间构成有杆腔；在靠近所述后缸盖的缸筒筒壁上分别开设有第一缸筒油口和第二缸筒油口，且第一缸筒油口和第二缸筒油口与无杆腔相连通；在靠近所述前缸盖的缸筒筒壁上分别开设有第三缸筒油口和第四缸筒油口，且第三缸筒油口和第四缸筒油口与有杆腔相连通；所述伺服阀安装在后缸盖外表面，伺服阀包括阀块、滑阀阀芯、电机及反馈机构；所述阀块固定连接在后缸盖上，所述滑阀阀芯穿装在阀块的阀芯安装孔内，滑阀阀芯一端通过转接套筒与电机的电机轴同轴连接在一起，电机通过电机转接架固定连接在阀块上，所述滑阀阀芯相对于转接套筒不可转动但可轴向移动，所述电机的电机轴相对于转接套筒不可转动且不可轴向移动；所述滑阀阀芯的另一端与反馈机构相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种负载压力控制式数字流体缸，其特征在于：包括缸筒、活塞杆、前缸盖、后缸盖及伺服阀；所述缸筒的两个筒口分别由前缸盖和后缸盖进行封装，在前缸盖的中心开设有活塞杆穿装孔；所述活塞杆与缸筒同轴套装在一起，活塞杆的活塞端位于缸筒内部，活塞杆的铰耳端位于缸筒外部，活塞杆的活塞端与后缸盖之间构成无杆腔，活塞杆的活塞端与前缸盖之间构成有杆腔；在靠近所述后缸盖的缸筒筒壁上分别开设有第一缸筒油口和第二缸筒油口，且第一缸筒油口和第二缸筒油口与无杆腔相连通；在靠近所述前缸盖的缸筒筒壁上分别开设有第三缸筒油口和第四缸筒油口，且第三缸筒油口和第四缸筒油口与有杆腔相连通；所述伺服阀安装在后缸盖外表面，伺服阀包括阀块、滑阀阀芯、电机及反馈机构；所述阀块固定连接在后缸盖上，所述滑阀阀芯穿装在阀块的阀芯安装孔内，滑阀阀芯一端通过转接套筒与电机的电机轴同轴连接在一起，电机通过电机转接架固定连接在阀块上，所述滑阀阀芯相对于转接套筒不可转动但可轴向移动，所述电机的电机轴相对于转接套筒不可转动且不可轴向移动；所述滑阀阀芯的另一端与反馈机构相连接。


2.根据权利要求1所述的一种负载压力控制式数字流体缸，其特征在于：所述反馈机构包括反馈螺柱、齿轮、齿条、反馈活塞、反馈块、第一推力弹簧及第二推力弹簧；在所述反馈螺柱一端设置有反馈螺纹孔，在与反馈机构配合连接的滑阀阀芯端部设置有反馈外螺纹，反馈外螺纹与反馈螺纹孔螺纹连接配合；所述反馈螺柱与滑阀阀芯同轴设置，反馈螺柱与阀块之间通过轴承相连，反馈螺柱相对于阀块可转动但不可轴向移动；所述反馈螺柱另一端延伸至阀块外部，所述齿轮同轴固装在反馈螺柱的外露端；所述反馈块固装在阀块上，在反馈块内部设置有反馈活塞安装孔，所述齿条固定嵌装在反馈活塞的侧表面，且齿条与反馈活塞平行设置，与齿条正对的反馈块上开设有让位孔，所述齿轮通过让位孔与齿条相啮合；所述反馈活塞在反馈活塞安装孔内可轴向移动；所述第一推力弹簧设置在反馈螺柱一端与反馈块之间的反馈活塞安装孔内，所述第二推力弹簧设置在反馈螺柱另一端与反馈块之间的反馈活塞安装孔内；所述第一推力弹簧所在侧的反馈活塞安装孔孔底开设有第一反馈块油口，所述第二推力弹簧所在侧的反馈活塞安装孔孔底开设有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐潘国，郝鹏华，刘政奇，高明泽，王顶柱，沈洋洋，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21