CN103925404A - 一种伺服电机直驱端面凸轮的活塞式气动比例减压阀 - Google Patents

一种伺服电机直驱端面凸轮的活塞式气动比例减压阀 Download PDF

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Abstract

一种伺服电机直驱端面凸轮的活塞式气动比例减压阀，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上端面凸轮连接，上端面凸轮和下端面凸轮配合，下端面凸轮下部连接有调压弹簧，调压弹簧下端连接在活塞上，活塞和阀杆上端连接，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，伺服电机直接驱动端面凸轮压缩弹簧，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

一种伺服电机直驱端面凸轮的活塞式气动比例减压阀
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端面凸轮的活塞式气动比例减压阀。
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端面凸轮的活塞式气动比例减压阀，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：
一种伺服电机直驱端面凸轮的活塞式气动比例减压阀，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4和上端面凸轮10连接，圆锥滚子轴承7外圈和内圈分别由齿圈29和上端面凸轮10定位，深沟球轴承27外圈和内圈分别由上阀体13和上端面凸轮10定位，上阀体13上部和外壳8固连，上端面凸轮10和位于上阀体13内的下端面凸轮12配合，下端面凸轮12下部连接有调压弹簧23，调压弹簧23下端连接在活塞22上，上阀体13与下阀体16固连，活塞22和阀杆20上端连接，阀杆20下端和阀芯19连接，下阀体16两侧设有进气孔和出气孔，下阀体16内部设有气体反馈孔15，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16下部密封连接。
所述的上端面凸轮10和下端面凸轮12之间装有滚珠11,将滑动摩擦转化为滚动摩擦，下端面凸轮12上装有第二键25，上阀体13一侧开有导向槽24，第二键25沿着导向槽24滑动。
当采用计算机进行压力的闭环自动控制时，在下阀体16的出气口处安装有传感器；或在下阀体16的出气口处装压力表，人为地通过伺服电机1速度，调整活塞22上调压弹簧23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：伺服电机直接驱动端面凸轮压缩弹簧，实现阀芯直线运动，结构紧凑，传动平稳；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
图1是本发明的一种结构示意图。
图2为本发明上端面凸轮10、下端面凸轮12、滚珠11连接示意图。
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。
参照图1，一种伺服电机直驱端面凸轮的活塞式气动比例减压阀，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的输出轴与行星减速器的太阳轮2通过第一键30间隙配合，行星减速器的行星轮4通过轴套5和销轴6与上端面凸轮10连接，带动上端面凸轮10转动，圆锥滚子轴承7外圈和内圈分别由齿圈29和上端面凸轮10定位，深沟球轴承27外圈和内圈分别由上阀体13和上端面凸轮10定位，上阀体13上部和外壳8通过第一销钉9和第一六角螺栓26固连，下端面凸轮12下部连接有调压弹簧23，调压弹簧23下端连接在活塞22上，上端面凸轮10推动下端面凸轮12压缩调压弹簧23，上阀体13通过第二销钉14和第二六角螺栓21与下阀体16固连，活塞22和阀杆20上端连接，阀杆20下端和阀芯19连接，调压弹簧23通过压缩活塞22带动阀杆20和阀芯19上下运动，下阀体16两侧设有进气孔和出气孔，下阀体16内部有气体反馈孔15,通过气体反馈孔15将出气口气体压力变化反馈至活塞22，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16下部密封连接。
伺服电机直驱端面凸轮驱动的活塞式气动比例减压阀，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30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。
参照图2，所述的上端面凸轮10和下端面凸轮12将电机轴的旋转运动转化为轴向直线运动，结构紧凑，传动平稳，上端面凸轮10和下端面凸轮12之间装有滚珠11,将滑动摩擦转化为滚动摩擦，传动效率高；下端面凸轮12上装有第二键25，上阀体13一侧开有导向槽24，第二键25沿着导向槽24滑动，限制了下端面凸轮12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16的出气口处安装有传感器；或在下阀体16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，调整活塞22上调压弹簧23的压下量，达到所需的输出压力。
本发明的工作原理为：
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上端面凸轮10推动下端面凸轮12上下运动压缩调压弹簧23，调压弹簧23通过推动活塞22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端面凸轮的活塞式气动比例减压阀，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(4)和上端面凸轮(10)连接，圆锥滚子轴承(7)外圈和内圈分别由齿圈(29)和上端面凸轮(10)定位，深沟球轴承(27)外圈和内圈分别由上阀体(13)和上端面凸轮(10)定位，上阀体(13)上部和外壳(8)固连，上端面凸轮(10)和位于上阀体(13)内的下端面凸轮(12)配合，下端面凸轮(12)下部连接有调压弹簧(23)，调压弹簧(23)下端连接在活塞(22)上，上阀体(13)与下阀体(16)固连，活塞(22)和阀杆(20)上端连接，阀杆(20)下端和阀芯(19)连接，下阀体(16)两侧设有进气孔和出气孔，下阀体(16)内部设有气体反馈孔(15)，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(16)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端面凸轮的活塞式气动比例减压阀，其特征在于：所述的上端面凸轮(10)和下端面凸轮(12)之间装有滚珠(11),将滑动摩擦转化为滚动摩擦，下端面凸轮(12)上装有第二键(25)，上阀体(13)一侧开有导向槽(24)，第二键(25)沿着导向槽(24)滑动。
3.根据权利要求1所述的一种伺服电机直驱端面凸轮的活塞式气动比例减压阀，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(16)的出气口处安装有传感器；或在下阀体(16)的出气口处装压力表，人为地通过伺服电机(1)速度，调整活塞(22)上调压弹簧(23)的压下量，达到所需的输出压力。
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