CN101839258B - 一种伺服液压传动机构 - Google Patents

Abstract

现有压滤机普遍采用液压缸驱动开闭压紧机构，存在多缸同步运行不可靠、灵敏度和精度差等诸多缺点。本发明提出一种包括伺服液压阀的伺服液压传动机构，以实现位置、行程、速度、压力等运动变量数字化控制，可以更好地适应压滤机的工作特点和需要。所述的伺服液压传动机构具有步进电机控制的伺服液压阀、位置传感器，与多台液压马达组合成一体实现同步运行。其优点在于控制功能完善，灵敏度、精度、工作稳定可靠性提高，使用方便；而且液压系统，运动控制系统、电气自动控制系统都得以简化、元器件减少，是一种先进合理，经济适用的伺服液压传动机构。

Description

一种伺服液压传动机构

技术领域

本发明涉及液压传动技术领域，具体涉及数字化控制的液压控制阀和执行机构以及应用这种机构的压滤机。

背景技术

现有的板框式和厢式压滤机普遍采用液压缸压紧滤板，其中用压力继电器控制压紧力，用行程开关控制返回行程，控制灵敏度或精度比较差，控制功能不完善。此外多缸压紧缺少有效的同步技术措施，出现过严重的机械故障。美国专利US6099725用2个液压缸布置在滤板两侧以完成上述拉开、闭合、压紧3种工作，用齿轮齿条联锁装置保证2个液压缸同步运行，该联锁装置存在结构复杂的缺点。用伺服液压缸可以取消机械联锁装置，简化机械结构，但是现有的伺服液压系统和电气控制系统都很复杂，价格昂贵，使用也不简便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种比较简单经济的伺服液压传动机构以解决上述问题。

为了达到上述目的本发明首先提供一种伺服液压阀，它包括组合成一体的外壳、控制阀。所述的控制阀包括阀壳、阀套、阀芯、数控电机，所述的阀壳是所述外壳的一部分，阀壳的外壁具有液压介质入口P、液压介质出口Ta和Tb、联通执行元件的出入口A和B，所述的数控电机安装在所述阀壳的端面上。其特征在于所述的伺服液压阀还包括齿轮副、传感器件。所述的齿轮副包括驱动齿轮、从动齿轮A和从动齿轮B。所述的从动齿轮A固定连接在所述阀套的一端。所述的传感器件至少包括传动轴、位移传感器、还可以包括压力传感器。所述的位移传感器安装在所述外壳的一个开孔处，位移传感器的转动轴与所述的传动轴的一端固定连接，所述的从动齿轮B与所述传动轴的另一端固定连接。所述的压力传感器安装在所述的阀壳上，压力传感器的流体入口与所述A、B口之一联通。所述的驱动齿轮与被本伺服液压阀控制的执行元件的转动件固定连接。所述的阀芯和阀套可以各自相对于所述的阀壳转动。所述的阀芯相对阀套正反方向转动以接通或关断液压介质通道，控制所述活塞杆正反方向运行或停止。本伺服液压阀的优点在于具有自动跟踪、调节、补偿功能。

所述的位移传感器是向电气自控系统中的控制器(例如可编程控制器)发送电信号的旋转编码器、自整角机、旋转变压器、或其他形式的角位移传感器之一种，其作用是至少将活塞杆的实际位置、速度信号实时反馈到控制器。所述的数控电机可以是步进电机、同步电机、伺服电机之一种。所述的位移传感器件和数控电机的安装位置都偏离液压缸尾端的中心部位，位于外壳的旁侧。所述的液压介质出口Ta和Tb可以联通合并成1个出口，可以用阀壳外的轴向孔联通，也可以用阀芯中心的孔联通。

控制阀的优选例之一：其特征在于所述的阀芯插入所述的阀套，数控电机的输出轴插入所述阀芯一端的内孔并用键连接。所述阀套的外壁具有分别与所述的P、Ta、Tb、A、B口联通的5个环形沟槽，5个环形沟槽的每个环形沟槽底部具有至少2个圆周上对称分布轴向成行排列的径向孔，所述阀芯的邻近径向孔两侧的柱面分别具有2个可以分别联通2个相邻径向孔的轴向沟槽。

控制阀的优选例之二：其特征在于所述数控电机的输出轴滑动插入所述阀芯一端的内孔并用滑键连接，所述阀芯的另一端以外螺纹与所述阀套另一端的内螺纹连接。所述外壳的内壁具有分别连联通所述的A、B口的环形沟槽，所述阀芯有2个位置与环形沟槽对应的环形凸埂。

为了达到上述目的本发明还提供一种伺服液压缸，它包括液压缸和与其组合成一体的控制阀，所述的液压缸包括活塞杆、将直线运动转变为旋转运动的螺旋副、隔板。所述活塞杆的活塞端具有中心深孔；所述螺旋副的螺母固定连接在所述的活塞端：所述螺旋副的螺杆的螺纹端与螺母啮合。所述的控制阀是本发明的上述伺服液压阀，伺服液压阀的外壳与所述缸体的尾端固定连接并固定位于其间的隔板，所述伺服液压阀中的驱动齿轮位于隔板上并与所述螺杆的另一端键连接。

为了达到上述目的本发明还提供一种立式压滤机的开闭压紧机构，它包括上压板、下压板、和成对布置在上下压板两侧的液压缸，所述液压缸的尾端固定在下压板上，液压缸的活塞杆顶端与上压板固定连接以驱动上压板上下往返运动，其特征在于所述的液压缸是上述的本发明的伺服液压缸。

为了达到上述目的本发明再提供另一种立式压滤机的开闭压紧机构，它包括下压板、可相对下压板往返运动的上压板、成对布置在下压板和上压板两侧的螺旋传动机构，每套螺旋传动机构包括各自的支撑管、螺母、丝杠、液压马达、以及上述的伺服液压阀。所述的支撑管的下端安装在所述的下压板上，所述的螺母固定在支撑管上端，所述丝杠下端的螺纹段与螺母啮合，丝杠的上端与上压板转动连接，所述的伺服液压阀的下端安装在上压板上，所述伺服液压阀中的驱动齿轮套装在所述丝杠的顶部，所述的液压马达安装在伺服液压阀的顶端，液压马达的输出轴插入丝杠顶端的内孔并用键连接。丝杠在液压马达驱动下正反方向旋转，并带动上压板上下往返运动，成对的液压马达受所述伺服液压阀控制同步运行。

本发明还提供一种用于卧式压滤机的开闭压紧机构，它包括固定压板、活动动压板、支架、水平梁、至少1组液压缸，所述水平梁的两端分别与固定压板和支架固定连接，所述的活动压板放置在水平梁上，并与所述液压缸的活塞杆顶端固定连接，活塞杆伸缩时带动活动压板在水平梁上相对于固定压板往返移动，至少完成拉开、闭合、压紧滤板3种工作之一，其特征在于所述的液压缸是上述的本发明的伺服液压缸。

本发明还提供一种用于悬浮液过滤的立式压滤机，它包括开闭压紧机构和多数沿竖立方向排列的水平滤板，所述的滤板具有各自的滤带和滤带行走装置，其特征在于所述的开闭压紧机构是上述的开闭压紧机构之一种。

该压滤机于拉开滤板过程中可以根据所述位置传感器提供的信号逐个或分批启动所述的滤带行走装置牵引滤带行走以卸除滤带上的滤饼，避免同时行走卸饼导致负载过于集中。

为了达到上述目的本发明提供一种压滤机的开闭压紧驱动方法，所述的压滤机包括开闭压紧机构和多数滤板，所述的开闭压紧机构包括2块相对移动的压板，用液压缸驱动1块压板相对于另1块压板往返移动并压紧位于2块压板之间的多数滤板，其特征在于所述的液压缸是上述本发明提出的伺服液压缸，以其活塞杆的随动、反馈功能和电气自控系统以实现至少包括行程、还可以包括多缸同步、定位、压紧力调节、以及故障停机报警的数字化自动控制。

本发明的伺服液压阀具有自动跟踪、调节、定位、补偿功能，其位移传感器可以实时向电气自控系统发送活塞杆实际位置和速度的反馈信号，自控系统可以根据反馈信号实时调控、或报警、停机，避免机械故障隐患。上述具有伺服液压阀的伺服液压缸或伺服液压马达可以用简化的液压系统和电气自控系统、以及编程和管理操作构成一种功能完善、经济可靠、使用简便的伺服液压传动系统，实现压滤机开闭压紧机构的位置、行程、速度、压力的准确控制，满足长行程、快速、高精度、多缸同步运行的要求。

附图说明

以下通过优选实施例的附图和描述对本发明进行更详细地说明。

图1是包括本发明的一种伺服液压阀的伺服液压缸的剖视图。

图2是包括本发明的另一种伺服液压阀的伺服液压缸的剖视图。

图3是本发明的一种立式压滤机的开闭压紧机构实施例的正视图。

图4是图3的上视图。

图5是本发明的另一种立式压滤机的开闭压紧机构实施例的正视图。

图6是本发明的一种卧式压滤机的压紧机构实施例的正视图。

具体实施方式

图1是包括本发明的一种伺服液压阀的伺服液压缸。所述的伺服液压缸包括伺服液压阀(001)和与之组合成一体的液压缸(002)。所述的伺服液压阀(001)包括外壳(1)、控制阀(003)、传感器件(004)、齿轮副(005)。所述的齿轮副(005)包括驱动齿轮(2)、从动齿轮A(3)和从动齿轮B(4)。所述的控制阀(003)包括阀壳(5)、阀芯(6)、阀套(7)、步进电机(8)。所述阀套(7)的一端与所述的从动齿轮A(3)固定连接，所述的阀芯(6)插入所述阀套(7)的内孔。所述阀壳(5)是所述的外壳(1)的一部分，所述步进电机(8)安装在所述的阀壳(5)的端面上，其输出轴插入所述阀芯(6)一端的内孔并用键连接。阀壳(5)的外壁具有液压介质入口P、液压介质出口Ta和Tb、联通所述液压缸(002)的出入口A和B。所述阀套(7)的外壁具有分别与P、Ta、Tb、A、B口联通的5个环形沟槽(9)，5个环形沟槽(9)的每个环形沟槽(9)的底部具有至少2个圆周上对称分布轴向成行排列的径向孔(10)。所述阀芯(6)的邻近径向孔(10)两侧的柱面分别具有2个可以分别联通2个相邻径向孔(10)的轴向沟槽(11)。所述的传感器件(004)至少包括传动轴(12)、位移传感器(13)、还可以包括压力传感器(未示出)。所述传动轴(12)的一端与所述的从动齿轮B(4)固定连接，所述的位移传感器(13)安装在所述的外壳(1)上，其转动轴与所述的传动轴(12)固定连接。所述的压力传感器安装在所述的阀壳(5)上，与联通所述A、B口之一的环形沟槽(9)联通。

所述的液压缸(002)包括缸体(14)、活塞杆(15)、将直线运动转变为旋转运动的螺旋副(006)、隔板(16)，所述活塞杆(15)的活塞端具有中心深孔(17)，所述螺旋副(006)的螺母(18)固定连接在所述活塞杆(15)的活塞端，所述螺旋副(006)的螺杆(19)的螺纹端与螺母(18)啮合。所述伺服液压阀(001)的外壳(1)与缸体(14)的尾端固定连接并固定起隔离作用的隔板(16)，所述驱动齿轮(2)安装在所述隔板(16)上并与所述螺杆(19)的另一端键固定连接。所述的阀芯(6)和阀套(7)可以各自相对于所述的阀壳(5)转动。所述的阀芯(6)相对阀套(7)正反方向转动以接通或关断液压介质通道，控制所述活塞杆(15)正反方向运行或停止。

图2是包括本发明的另一种伺服液压阀的伺服液压缸。所述的伺服液压缸包括伺服液压阀(007)和与之组合成一体的液压缸(002)。它与上述实施例的区别在于所述步进电机(8)的输出轴滑动插入其阀芯(20)一端的内孔并用滑键连接，阀芯(20)的另一端以外螺纹与所述阀套(21)一端的内螺纹传动连接。其阀壳(22)的内壁有2个分别连通所述A、B口的环形沟槽(23)，阀芯(20)有2个位置与环形沟槽(23)对应的环形凸埂(24)。阀芯(20)和阀套(21)各自相对于阀壳(22)转动，阀芯(20)相对阀套(21)正反方向转动时产生轴向位移，以接通或关断液压介质通道。

图3、图4表示本发明的一种立式压滤机的开闭压紧机构。它包括下压板(25)、可相对下压板(25)往返运动的上压板(26)、成对布置在下压板(25)和上压板(26)两侧的螺旋传动机构(008)。每套所述的螺旋传动机构(008)包括各自的支撑管(27)、螺母(28)、丝杠(29)、液压马达(30)、伺服液压阀(009)，所述的支撑管(27)的下端固定在所述的下压板(25)上，所述的螺母(28)固定在支撑管(27)上端，所述丝杠(29)下端的螺纹段与螺母(28)啮合。所述伺服液压阀(009)下端固定连接在上压板(26)上，所述伺服液压阀(009)中的驱动齿轮(2)(未显示)固定连接在所述丝杠(29)的顶部，所述的液压马达(30)安装在伺服液压阀(009)的顶端，液压马达(30)的输出轴插入丝杠(29)顶端的内孔并用键固定连接。丝杠(29)在液压马达(30)驱动下正反方向旋转，并带动上压板(26)上下往返运动，成对的液压马达(30)受所述伺服液压阀(009)控制同步运行。

图5表示本发明的另一种立式压滤机的开闭压紧机构。它包括下压板(25)、上压板(26)、和成对布置在上下压板两侧的伺服液压缸(010)，伺服液压缸(010)的尾端固定在下压板(25)上，伺服液压缸(010)的活塞杆(15)顶端与上压板(26)固定连接以驱动上压板(26)上下往返运动。

图6表示一种卧式压滤机的压紧机构的实施例，它包括由固定压板(31)、活动压板(32)、支架(33)、水平梁(34)、2套伺服液压缸(35)。水平梁(34)的两端分别与固定压板(31)和支架(33)固定连接。伺服液压缸(35)安装在支架(33)上。活动压板(32)放置在水平梁(34)上，并与伺服液压缸(35)的活塞杆(36)的顶端连接。

本发明的伺服液压缸的工作状况如下：(见图1)

1，开动.开动步进电机(8)以驱动阀芯(6)相对阀套(7)旋转，于是P口与A口接通，B口与Tb口接通，液压介质进入伺服液压缸的后腔(37)，前腔(38)里的液压介质经Tb口排出。活塞杆(15)受压力推动伸出，并通过螺母(18)带动螺杆(19)转动，螺杆(19)经齿轮副(005)驱动阀套(7)转动。阀套(7)的转动方向与阀芯(6)的旋转方向相同，当阀套(7)的转动速度小于阀芯(6)的平均转动速度时，阀芯(6)与阀套(7)的相对角位移增大，控制阀(003)开度增大，液压介质的流量增大，活塞杆(15)的移动速度提高，阀套(7)起到速度反馈和自动跟踪调节作用。当阀套(7)的转动速度大于阀芯(6)的平均转动速度时，阀芯(6)与阀套(7)的相对角位移减小，活塞杆(15)的移动速度降低。调整步进电机(8)的速度即可方便地改变活塞杆(15)的运动速度。步进电机(8)反方向转动时，液压介质流动方向相反，活塞杆(15)退回，阀套(7)也反方向转动。

2，停止.关断步进电机(8)，阀套(7)将自动跟踪阀芯(6)，与阀芯(6)的相对角位移自动缩小到0为止。这时阀壳(5)上的A、B口与P、Ta、Tb口的通道被阀芯(6)隔断，活塞杆(15)停止并保持其位置不变。活塞杆(15)的行程与步进电机(8)的转数准确对应，通过控制器设定步进电机(8)的转数即可方便地控制活塞杆(15)的行程。

3，监控：活塞杆(15)伸缩时的直线运动，通过螺旋副(006)转变为螺杆(15)的旋转运动，并经驱动齿轮(2)、从动齿轮(4)和传动轴(12)驱动位移传感器(13)的输入轴旋转，将活塞杆(15)的位置、速度等运动变量用电信号实时反馈给电气自控系统，电气自控系统根据反馈信号和设定的控制参数进行运算、分析对比后对步进电机(8)进行实时调控，包括正常的调控和故障预防、报警、停机，例如阀套(7)与阀芯(6)的相对角位移超过设定的界限时报警、停机。

Claims (7)

1.一种伺服液压阀，它包括组合成一体的外壳、控制阀，所述的控制阀包括阀壳、阀套、阀芯、数控电机，所述的阀壳是所述外壳的一部分，阀壳的外壁具有液压介质入口P、液压介质出口Ta和Tb、联通执行元件的出入口A和B，所述的数控电机安装在所述阀壳的端面上，其特征在于所述的伺服液压阀还包括齿轮副、传感器件，所述的齿轮副包括驱动齿轮、从动齿轮A和从动齿轮B，所述的驱动齿轮与被本伺服液压阀控制的执行元件的转动件固定连接，所述的从动齿轮A固定连接在所述阀套的一端，所述的阀芯插入所述的阀套，数控电机的输出轴插入所述阀芯一端的内孔并用键连接，所述阀套的外壁具有分别与所述的P、Ta、Tb、A、B口联通的5个环形沟槽，每个环形沟槽底部具有至少2个圆周上对称分布轴向成行排列的径向孔，所述阀芯的邻近径向孔两侧的柱面分别具有2个可以分别联通2个相邻径向孔的轴向沟槽，所述的传感器件至少包括传动轴、位移传感器，所述的位移传感器安装在所述外壳的一个开孔处，位移传感器的转动轴与所述的传动轴的一端固定连接，所述的从动齿轮B与所述传动轴的另一端固定连接。

2.应用权利要求1所述的伺服液压阀的伺服液压缸，它包括缸体、活塞杆、将直线运动转变为旋转运动的螺旋副、隔板，所述活塞杆的活塞端具有中心深孔，所述螺旋副的螺母固定连接在所述的活塞端，所述螺旋副的螺杆的螺纹端与螺母啮合，其特征在于它还包括权利要求1所述的伺服液压阀，伺服液压阀的外壳与所述缸体的尾端固定连接并固定位于其间的隔板，所述的驱动齿轮位于所述隔板上并与所述螺杆的另一端键连接。

3.一种立式压滤机的开闭压紧机构，它包括上压板、下压板，其特征在于还包括权利要求2所述的伺服液压缸，伺服液压缸成对布置在下压板和上压板的两侧，伺服液压缸的尾端固定安装在下压板上，伺服液压缸的活塞杆顶端与上压板固定连接。

4.一种卧式压滤机的开闭压紧机构，它包括固定压板、活动动压板、支架、水平梁、至少1套液压缸，所述水平梁的两端分别与固定压板和支架固定连接，所述的活动压板放置在水平梁上，并与所述液压缸的活塞杆顶端固定连接，其特征在于所述的液压缸是权利要求2所述的伺服液压缸。

5.一种立式压滤机的开闭压紧机构，它包括下压板、可相对下压板往返运动的上压板、成对布置在下压板和上压板两侧的螺旋传动机构，其特征在于每套螺旋传动机构包括各自的支撑管、螺母、丝杠、液压马达、以及权利要求1所述的伺服液压阀，所述支撑管的下端安装在所述的下压板上，所述的螺母固定连接在支撑管上端，所述丝杠下端的螺纹段与螺母啮合，丝杠的上端与上压板转动连接，伺服液压阀的下端安装在上压板上，伺服液压阀中的驱动齿轮套装在所述丝杠的顶部，所述的液压马达安装在伺服液压阀的顶端，液压马达的输出轴插入丝杠顶端的内孔并用键连接。

6.一种用于悬浮液过滤的立式压滤机，它包括开闭压紧机构和多数沿竖立方向排列的水平滤板，所述滤板具有各自的滤带和滤带行走装置，其特征在于所述开闭压紧机构是权利要求3或5之一所述的开闭压紧机构。

7.如权利要求6所述的用于悬浮液过滤的立式压滤机，其特征在于该压滤机于拉开滤板过程中分批启动所述的滤带行走装置以牵引滤带行走。 

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