CN103925400B - 一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀 - Google Patents

一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀 Download PDF

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Abstract

一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀，伺服电机输出轴与行星减速器的太阳轮间隙配合，行星减速器的行星轮和传动块连接，传动块下端和滚珠丝杆连接，滚珠丝杆和丝杆螺母配合，丝杆螺母下部连接有调压弹簧，调压弹簧下端连接在弹簧端盖上，膜片被压紧固定在上阀体和下阀体之间，位于弹簧端盖下面，在弹簧端盖中间装有溢流阀，阀杆穿过膜片顶在溢流阀阀口上，阀杆下端和阀芯连接，下阀体两侧设有进气口和出气口，下阀体内部设有气体反馈孔，阀芯外部和复位弹簧连接，阀芯、复位弹簧和下端盖密封连接，伺服电机直接驱动丝杆螺母压缩弹簧，实现阀芯直线运动，结构紧凑，传动平稳，能够实现动态控制。

Description

一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀
技术领域
本发明属于气动比例减压阀技术领域，特别涉及一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀。
背景技术
减压阀是通过改变节流面积，使流体通过时产生压降，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的压力控制阀。传统的减压阀按控制压力情况来分有定值、定比、定差三种，根据结构和工作原理可分为直动式减压溢流阀和先导式减压阀两种。它们均为机械式的手动压力调节阀，调节精度不够高。比如直动式弹簧薄膜活塞减压阀阀后压力变化范围一般为15％-20％左右，先导式减压阀其阀后压力变化范围也在5％-10％左右。其次，传统减压阀只能实现静态控制，当输出的工作压力需要随着负载大小而实时、快速精确地变化时，传统的减压阀就不能满足工作的要求了。
电气比例压力阀是在传统减压阀的基础上，采用电－机械转换装置将电信号转换为位移信号，连续控制阀芯行程实现对气动系统中工作介质压力的控制的。电气比例压力阀是一种模拟量的动态调节压力阀，与传统减压阀只能在静态方式下工作相比，电气比例压力阀可对输出气体压力根据负载需要进行实时、快速地控制，响应比较快,工作平稳，自动化程度比较高，可进行开环和闭环控制。但是，目前工业实际中采用的传统电气比例压力阀往往采用专门设计的直流比例电磁铁实现阀输出压力的调节，这种传统比例阀造价高、动态和静态性能都较逊色，有一定的不灵敏区和滞环，并且线性度较差，抗压缩空气中油和水的污染能力差，抵抗机床使用中振动冲击的性能较低。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀，通过伺服电机驱动，能够精确自动调节减压阀的开度，实现精确控制阀后压力的问题，改善阀的动态性能。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀，包括外壳8，伺服电机1固定在外壳8顶部连接的上端盖3上，伺服电机1输出轴与行星减速器的太阳轮2间隙配合，行星减速器的行星轮5与传动块10连接，圆锥滚子轴承7外圈和内圈分别由齿圈32和传动块10定位，深沟球轴承29外圈和内圈分别由上阀体11和传动块10定位，上阀体11上部和外壳8固连，传动块10与滚珠丝杆12连接，滚珠丝杆12的丝杆螺母13下部连接有调压弹簧25，调压弹簧25下端连接在弹簧端盖24，上阀体11与下阀体15固连，膜片21被压紧固定在上阀体11和下阀体15之间，位于弹簧端盖24下面，在弹簧端盖24中间装有溢流阀23，阀杆20穿过膜片21顶在溢流阀23阀口上，阀杆20下端和阀芯19连接，下阀体15两侧设有进气孔和出气孔，下阀体15内部设有气体反馈孔16，阀芯19外部和复位弹簧17连接，阀芯19、复位弹簧17通过下端盖18和下阀体15下部密封连接。
所述的丝杆螺母13上装有第三键27，上阀体11一侧开有导向槽26，第三键27沿着导向槽26滑动。
当采用计算机进行压力的闭环自动控制时，在下阀体15的出气口处安装有传感器；或在下阀体15的出气口处装压力表，人为地通过伺服电机1的速度，调整膜片21上调压弹簧25的压下量，达到所需的输出压力。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：伺服电机直接驱动滚珠丝杠带动螺母压缩弹簧，实现阀芯直线运动，传动效率高；；通过检测阀门出口压力，构建电控伺服系统，实现闭环控制，能够实时、快速、精确调节阀的输出压力，实现动态控制，改善阀的动态性能。
附图说明
附图本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参照附图，一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀，包括外壳8，伺服电机1固定在外壳8顶部连接的上端盖3上，伺服电机1输出轴与行星减速器的太阳轮2通过第一键33间隙配合，行星减速器的行星轮5通过轴套4和销轴6和传动块10连接，带动传动块10转动，圆锥滚子轴承7外圈和内圈分别由齿圈32和传动块10定位，深沟球轴承29外圈和内圈分别由上阀体11和传动块10定位，上阀体11和外壳8通过第一销钉9和第一六角螺栓28固连，传动块10通过第二键30与滚珠丝杆12连接，滚珠丝杆12和丝杆螺母13配合，丝杆螺母13下部连接有调压弹簧25，调压弹簧25下端连接在弹簧端盖24上，滚珠丝杠12驱动丝杆螺母13压缩调压弹簧25，上阀体11通过第二销钉14和第二六角螺栓22与下阀体15固连，膜片21被压紧固定在上阀体11和下阀体15之间，位于弹簧端盖24下面，在弹簧端盖24中间装有溢流阀23，阀杆20穿过膜片21顶在溢流阀23阀口上，阀杆20下端和阀芯19连接，调压弹簧25通过压缩弹簧端盖24推动膜片21，带动阀杆20和阀芯19上下运动，下阀体15两侧设有进气孔和出气孔，下阀体15内部设有气体反馈孔16，通过将出气口气体压力变化反馈至膜片20，阀芯19外部和复位弹簧17连接，阀芯19、复位弹簧17通过下端盖18和下阀体15下部密封连接。
伺服电机直驱滚珠丝杠驱动的膜片式气动比例减压阀，工作时内部轴向力由圆锥滚子轴承7传递到上端盖3上，伺服电机1通过第一键33与太阳轮2间隙配合，这样伺服电机1只传递扭矩，不承受轴向载荷。
所述滚珠丝杠12和丝杆螺母13将伺服电机1的旋转运动转换为阀芯19的直线运动，丝杆螺母13上装有第三键27，上阀体11一侧开有导向槽26，第三键27沿着导向槽26滑动，限制了丝杆螺母13转动，保证其只有轴向运动。
当采用计算机进行压力的闭环自动控制时，在下阀体15的出气口处安装有传感器；也可以在下阀体15的出气口处装压力表，人为地通过伺服电机1以极低的速度，调整膜片21上调压弹簧25的压下量，达到所需的输出压力。
本发明的工作原理为：
在工作前，需要预先设定减压压力，系统启动后，伺服电机1接收控制信号，通过行星减速器驱动滚珠丝杆12带动丝杆螺母13上下运动压缩调压弹簧25，调压弹簧25通过压缩弹簧端盖24推动膜片21带动阀芯19上下直线运动，从而实现对阀出口气体压力的调节。减压阀出气口处装有压力传感器检测压力实现出口压力的闭环控制。伺服电机1通过键与太阳轮2间隙配合，这样伺服电机1只传递扭矩，不承受轴向载荷，保证了系统的可靠工作。

Claims (3)

1.一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀，包括外壳(8)，其特征在于：伺服电机(1)固定在外壳(8)顶部连接的上端盖(3)上，伺服电机(1)输出轴与行星减速器的太阳轮(2)间隙配合，行星减速器的行星轮(5)与传动块(10)连接，圆锥滚子轴承(7)外圈和内圈分别由齿圈(32)和传动块(10)定位，深沟球轴承(29)外圈和内圈分别由上阀体(11)和传动块(10)定位，上阀体(11)上部和外壳(8)固连，传动块(10)与滚珠丝杆(12)连接，滚珠丝杆(12)的丝杆螺母(13)下部连接有调压弹簧(25)，调压弹簧(25)下端连接在弹簧端盖(24)，上阀体(11)与下阀体(15)固连，膜片(21)被压紧固定在上阀体(11)和下阀体(15)之间，位于弹簧端盖(24)下面，在弹簧端盖(24)中间装有溢流阀(23)，阀杆(20)穿过膜片(21)顶在溢流阀(23)阀口上，阀杆(20)下端和阀芯(19)连接，下阀体(15)两侧设有进气孔和出气孔，下阀体(15)内部设有气体反馈孔(16)，阀芯(19)外部和复位弹簧(17)连接，阀芯(19)、复位弹簧(17)通过下端盖(18)和下阀体(15)下部密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀，其特征在于：所述的丝杆螺母(13)上装有第三键(27)，上阀体(11)一侧开有导向槽(26)，第三键27沿着导向槽(26)滑动。
3.根据权利要求1所述的一种伺服电机直驱滚珠丝杠的膜片式气动比例减压阀，其特征在于：当采用计算机进行压力的闭环自动控制时，在下阀体(15)的出气口处安装有传感器；或在下阀体(15)的出气口处装压力表，人为地通过伺服电机(1)的速度，调整膜片(21)上调压弹簧(25)的压下量，达到所需的输出压力。
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