CN101922484A - 自带伺服旋阀数字量伸缩油缸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自带伺服旋阀数字量伸缩油缸，在活塞与活塞杆的中心设有套筒，在套筒中装有中间旋转机构，该中间旋转机构套装在缸体一端内腔中的直线导轨上；所述中间旋转机构中设有螺孔滑块；在螺孔滑块上套装有螺纹传动杆，所述螺纹传动杆一端为螺纹端，另一端为轴端，其中螺纹端的末端套装在与上述直线导轨相连的轴座中，其中的轴端上套装有旋阀内芯；所述旋阀内芯与套装在上述缸体一端内腔中的旋阀外芯内腔中，所述旋阀内芯通过自身的导管与螺纹传动杆的轴端套在缸体上端盖的轴孔中，在旋阀内芯自身导管的外端上装有同步传动轮，在螺纹传动杆轴端的外端装有编码器。具有结构合理、精确度高和运行可靠的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压传动技术，尤其涉及一种采用编码器与伺服旋阀控制油缸伸缩的自带伺服旋阀数字量伸缩油缸。
背景技术
目前传统的伺服液压系统，有伺服换向阀，油缸的伸出或回缩一般通过液压伺服换向阀改变压力油的供油方向来实现，油缸活塞杆的位置是由外置的或内置的电子直线位移传感器或者拉线式编码器检测，再将检测到的数据转换成电子信号，传递到专门的电器控制系统中，再由电器控制系统控制外置的伺服阀进行相应的调整，以外部电子反馈及外部控制的形式，控制油缸的伸出或缩回量。油缸活塞杆的伸出或缩回与外部伺服阀之间，只存在间接的控制关系，同时，这样的系统需要贵重的伺服阀，伺服阀前级先导阀本身要求的液压油清洁度要求高，而且维护难度大，调校过程复杂，技术要求程度高。再由于液压换向阀只具有开关动作，所以不能在油缸伸出和缩回的过程中，控制油缸的运行速度。如果使用调速回路，一般的系统中的调整过程要靠人来完成，并且不能实现各种特定波形的运动关系。同时这样的系统外置元件多、体积大。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种油缸活塞杆的位置与内置的伺服阀之间，形成了直接的机械控制关系，不再需要通过中间的电子控制系统，进行间接的反馈与控制；而且结构紧凑、运行准确的自带伺服旋阀数字量伸缩油缸。
本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种自带伺服旋阀数字量伸缩油缸，包括缸体，在所述缸体的另一端的内腔中套装有活塞与活塞杆；在活塞与活塞杆的中心设有套筒，在套筒中装有中间旋转机构，该中间旋转机构套装在缸体一端内腔中的直线导轨上；所述中间旋转机构中设有螺孔滑块；在螺孔滑块上套装有螺纹传动杆，所述螺纹传动杆一端为螺纹端，另一端为轴端，其中螺纹端的末端套装在与上述直线导轨相连的轴座中，其中的轴端上套装有旋阀内芯；所述旋阀内芯与套装在上述缸体一端内腔中的旋阀外芯内腔中，所述旋阀内芯通过自身的导管与螺纹传动杆的轴端套在缸体上端盖的轴孔中，在旋阀内芯自身导管的外端上装有同步传动轮，在螺纹传动杆轴端的外端装有编码器。
在所述缸体的一端设有进油口和回油口，在缸体的另一端设有进油口，该进油口通过管路与上述一端的进油口相通。
在所述旋阀外芯上设有与进油口和出油口相通油孔。
本发明的有益效果是：通过自带的伺服旋阀，省去了目前常用的液压系统中的换向阀以及相关阀块；省去了伺服液压系统中外置的伺服阀以及相关阀块和复杂的位置反馈电器控制系统，无论是用在常用的液压系统中，或是伺服液压系统中，都能通过本专利油缸的活塞杆位置输出轴上的编码器，以及通过外部的显示器，能简单直接的显示出活塞杆的伸出或缩回的位置；或者利用此编码器的数据，再通过外部反馈控制活塞杆的伸出或缩回，允许活塞杆在伸出或缩回的过程中，通过增加的中间旋转机构，进行自由的旋转，在活塞杆发生旋转的时候，活塞杆的轴向位置控制不会受到任何干扰。本发明具有结构合理、精确度高和运行可靠的优点。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图中：图中：1-缸体、2-进油口、3-回油口、4-管路、5-活塞、6-活塞杆、7-套筒、8-中间旋转机构、9-直线导轨、10-螺孔滑块、11-螺纹传动杆、12-轴座、13-旋阀内芯、14-旋阀外芯、15-导管、16-端盖、17-同步传动轮、18-编码器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
参见图1，一种自带伺服旋阀数字量伸缩油缸，有缸体1，在缸体1的一端设有进油口2和回油口3，在缸体的另一端设有进油口2，该进油口2通过管路4与上述一端的进油口2相通；所述缸体1的另一端的内腔中套装有活塞5与活塞杆6，在活塞5与活塞杆6的中心设有套筒7，在套筒7中装有中间旋转机构8，该中间旋转机构8套装在上述缸体1一端内腔中的直线导轨9上。所述中间旋转机构8中设有螺孔滑块10，在该螺孔滑块10上套装有螺纹传动杆11，所述螺纹传动杆11一端为螺纹端，另一端为轴端，其中螺纹端的末端套装在与上述直线导轨9相连的轴座12中，其中的轴端上套装有旋阀内芯13，所述旋阀内芯13与套装在上述缸体一端内腔中的旋阀外芯14内腔中；所述旋阀内芯13通过自身的导管15与螺纹传动杆11的轴端套在缸体1上端盖16的轴孔中，在旋阀内芯13自身导管15的外端上装有同步传动轮17；在螺纹传动杆11轴端的外端装有编码器18，所述旋阀外芯14上设有与进油口、出油口相通油孔。在实际应用中，本发明有油缸静止、活塞杆伸出、活塞杆缩回、活塞杆旋转、活塞杆位置测量、数字量伸缩、同步功能七种工作状态：
1、油缸静止：当液压油通过进油口2进入有杆腔和旋阀外芯14，由于旋阀外芯14与旋阀内芯13处于相对关闭状态，所以无杆腔的液压油保持不变，液压油不能进入无杆腔，只能进入有杆腔，又由于无杆腔的液压油保持不变，所以活塞5及活塞杆6保持不动。
2、活塞杆伸出：当液压油通过进油口2进入有杆腔和旋阀外芯14，同步传动轮17在外部驱动机构带动下产生旋转，同步传动轮17又带动旋阀内芯13产生旋转，从而使得旋阀内芯13与旋阀外芯14产生相对开口，液压油通过高低压油转换腔进入无杆腔，由于无杆腔面积大于有杆腔的面积，所以活塞5与活塞杆6伸出。当活塞5与活塞杆6向前伸出时，活塞5与活塞杆6通过中间旋转机构8中的螺孔滑块10与螺纹传动杆11的联动，带动旋阀外芯14旋转，当旋阀外芯14转动与旋阀内芯13相同的角度时，旋阀外芯14转动与旋阀内芯13又处于相对关闭的位置，从而又把进油口2关闭，同时让无杆腔的液压油保持不变，这样就使得活塞5及活塞杆6伸出停止，油缸1进入了静止状态。
3、活塞杆缩回：当液压油通过进油口2进入有杆腔和旋阀外芯14，同步传动轮17在外部驱动机构带动下产生反向旋转，同步传动轮17又带动旋阀内芯13产生反向旋转，从而使得旋阀内芯13与旋阀外芯14产生相对开口，无杆腔的液压油通过高低压油转换腔进入回油腔，又从回油腔进入回油口3，同时液压油进入有杆腔，在液压油的作用下，活塞5与活塞杆6向回缩。当活塞5与活塞杆6缩回时，活塞5与活塞杆6通过中间旋转机构8的螺孔滑块10与螺纹传动杆11的联动，带动旋阀外芯14反向旋转，当旋阀外芯14转动与旋阀内芯13相同的角度时，旋阀外芯14转动与旋阀内芯13又处于相对关闭的位置，从而又把回油腔的液压油与高低压油转换腔切断，同时让无杆腔的液压油保持不变，这样就使得活塞5及活塞杆6伸出停止，油缸1进入静止状态。
4．活塞杆旋转：当活塞5及活塞杆6因为使用需要或是外部干扰发生旋转，同时没有轴向移动时，在中间旋转机构8的作用下，从而使得直线导轨9机构保持相对静止状态，所有相关零部件不会发生轴向位置变化。
5、活塞杆位置测量：当活塞5及活塞杆6伸出或回缩时，活塞5及活塞杆6的位置变化通过中间旋转机构8传递给直线导轨9，直线导轨9在螺孔滑块10与螺纹传动杆11的联动下，将活塞5及活塞杆6伸出或回缩量转换成相应的角位移，通过编码器18记录下来，其记录下来的数据，供外部设备用于显示或反馈控制使用。
6、数字量伸缩：当外部设备（例如步进电机或伺服电机）通过同步皮带17，以数字量的形式驱动同步传动轮17时，同步传动轮17的旋转角位移也数字量。同步传动轮17将这个数字的旋转角度传递给旋阀外芯14，从而旋阀外芯14也以相同的数字量的角度进行正向或反向旋转。根据上面所述的油缸伸出与缩回的原理，由于活塞5及活塞杆6的位置变化通过中间旋转机构8传递给直线导轨9，直线导轨9上螺孔滑块10与螺纹传动杆11的联动，将活塞5及活塞杆6伸出或回缩量转换成旋阀内芯13的角位移，而当旋阀内芯13的角位移与旋阀外芯14的角位移一致时，活塞5及活塞杆6将停止伸出与缩回，这样，活塞5及活塞杆6的轴向位移与同步传动轮17的角位移成比例对应关系，从而实现了活塞5及活塞杆6数字量的伸出与缩回。
7、同步功能：当多台外部设备（例如步进电机或伺服电机）通过同步皮带，以相同的数字量的形式驱动多条油缸的同步传动轮17时；或者，一台外部设备通过一根通轴安装多个相同的同步传动轮17，再通过同步皮带17，以相同的模拟量的形式驱动多条油缸的同步传动轮17时，这两种驱动方式，都能使得多条油缸的同步传动轮17获得相同的旋转角位移，根据以上所述，活塞5及活塞杆6的轴向位移与同步传动轮17的角位移成比例对应关系，这样在多条油缸间就实现了同步功能。
Claims (3)
1.一种自带伺服旋阀数字量伸缩油缸，包括缸体，其特征是：在所述缸体的另一端的内腔中套装有活塞与活塞杆；在活塞与活塞杆的中心设有套筒，在套筒中装有中间旋转机构，该中间旋转机构套装在缸体一端内腔中的直线导轨上；所述中间旋转机构中设有螺孔滑块；在螺孔滑块上套装有螺纹传动杆，所述螺纹传动杆一端为螺纹端，另一端为轴端，其中螺纹端的末端套装在与上述直线导轨相连的轴座中，其中的轴端上套装有旋阀内芯；所述旋阀内芯与套装在上述缸体一端内腔中的旋阀外芯内腔中，所述旋阀内芯通过自身的导管与螺纹传动杆的轴端套在缸体上端盖的轴孔中，在旋阀内芯自身导管的外端上装有同步传动轮，在螺纹传动杆轴端的外端装有编码器。
2.如权利要求1所述的自带伺服旋阀数字量伸缩油缸，其特征是：在所述缸体的一端设有进油口和回油口，在缸体的另一端设有进油口，该进油口通过管路与上述一端的进油口相通。
3.如权利要求1所述的自带伺服旋阀数字量伸缩油缸，其特征是：在所述旋阀外芯上设有与进油口和出油口相通油孔。
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