CN108953276A - 带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀 - Google Patents

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周小云
王刚
蒯佳君
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Abstract

本发明提供了带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其采用直流无刷伺服电机加谐波减速机作为螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的机电转换部分，减小伺服电机的起动扭矩要求，减小转换部分的体积，保证伺服阀在零位的稳定性。其包括直流无刷伺服电机、阀体组件、谐波减速机，所述阀体组件包括有阀芯、阀套、上端盖组件、下端盖组件，所述直流无刷伺服电机的输出轴固接所述谐波减速机的输入轴，所述谐波减速机的输出轴连接所述阀芯的中心轴的外凸部分，所述上端盖组件的外环周面设有外螺纹，所述外螺纹用于与集成阀块的安装连接。

Description

带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀
技术领域
本发明涉及电液伺服阀的技术领域，具体为带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀。
背景技术
电液伺服阀作为电液伺服控制系统的关键元件，它既是电液转换元件，也是功率放大元件，它将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与放大，其性能在很大程度上决定了整个电液伺服控制系统的性能，以其精度高、响应快的特点广泛地应用于机械、汽车、船舶、航空、航天及机器人等领域。
目前，随着电液伺服系统应用领域的拓宽，机器人的应用场合也对电液伺服阀提出了更高的要求：高频响、高可靠性、抗污染能力强、结构简单、体积小、使用维护方便、低成本及便于集成等，传统的电液伺服阀已经很难再达到上述要求，目前市场主流的微型电液伺服阀产品为Moog 30系列、E024系列及242均安装复杂，且目前电液伺服阀的内部弹性元件使其使用寿命都不能满足机器人的应用场合。
因此在机器人领域急需自主开发一款体积小、重量轻、便于集成且使用寿命极度可靠的高频响的电液伺服阀，特别是螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀。现有的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的直流无刷伺服电机直接连接阀芯的中心轴布置，该电液伺服阀要求具有小角度的频繁启停功能，其要求直流无刷伺服电机起动转矩大，进而使得直流无刷伺服电机的尺寸大，不能满足体积小、重量轻的需求；直流无刷伺服电机直接连接阀芯的中心轴，当满足起动转矩足够大时，其零位抖动严重，进而使得阀体在零位的稳定性不好。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其采用直流无刷伺服电机加谐波减速机作为螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的机电转换部分，减小伺服电机的起动扭矩要求，减小转换部分的体积，保证电磁阀在零位的稳定性。
带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：其包括直流无刷伺服电机、阀体组件、谐波减速机，所述阀体组件包括有阀芯、阀套、上端盖组件、下端盖组件，所述直流无刷伺服电机的输出轴固接所述谐波减速机的输入轴，所述谐波减速机的输出轴连接所述阀芯的中心轴的外凸部分，所述上端盖组件的外环周面设有外螺纹，所述外螺纹用于与集成阀块的安装连接。
其进一步特征在于：
所述直流无刷伺服电机位于所述谐波减速机的轴向一端布置，所述阀体组件位于所述谐波减速机的轴向另一端布置，所述直流无刷伺服电机的外壳体和所述谐波减速机的外壳的对应端面间通过螺钉连接固定，所述谐波减速机的外壳的另一端面和所述上端盖组件的对应端面通过螺钉连接固定，其确保整个结构轴向上体积小；
所述直流无刷伺服电机的输出轴与所述谐波减速机的输入轴通过第一内六角紧定螺钉锁紧连接；
所述谐波减速机的输出轴和所述述阀芯的中心轴的外凸部分通过第二内六角紧定螺钉锁紧连接；
所述阀套的内腔内布置有所述阀芯，所述阀套的上端面盖装有所述上端盖组件，所述阀套的下端面盖装有所述下端盖组件，所述阀套的上端面对应于所述上端盖组件的第一定位凹环槽处设置有上凸的第一定位环，所述阀套的下端面对应于下端盖组件第二定位凹环槽处设置有下凸的第二定位环，方便装配调试；
所述阀芯的下端设置有一字槽结构，方便装配调试；
所述上端盖组件具体包括上端盖、上端盖上压片、上端盖下压片，所述上端盖对应于所述谐波减速机的输出端内凹槽设置有上凸定位环，所述上凸定位环的中心区域为第一内凹孔，所述上端盖上压片间隙配合安装于所述第一内凹孔内，所述上端盖上压片的下表面贴合所述第一内凹孔的底端面布置，所述上端盖的下表面的中心位置内凹形成第二内凹孔，所述上端盖下压片下表面设置有所述第一定位凹环槽，所述上端盖下压片过盈配合安装于所述第二内凹孔，所述上端盖下压片的上表面紧贴所述第二内凹孔的上表面布置，螺钉将上端盖上压片、上端盖、上端盖下压片连接形成所述上端盖组件，阀芯的中心轴外凸部分贯穿所述上端盖组件的中心位置；
第一紧固螺钉紧固连接所述上端盖组件、阀套的对应上端面，确保组装方便可靠；
所述上端盖上压片对应于所述中心轴的部分设置有台阶孔，所述台阶孔内布置有格莱圈，所述上端盖上压片的下表面设置有第一环形内凹槽，所述第一环形内凹槽设置有O型密封圈；
所述上端盖的第二内凹孔的上表面设置有内凹的第二环形内凹槽，所述第二环形内凹槽设置有O型密封圈；
所述下端盖组件包括下端盖、下端盖压板，所述下端盖的上表面设置有第二定位凹环槽，所述下端盖压板的中心设置有一中心圆孔，所述中心圆孔的圆周方向设置有两个回油孔，螺钉将下端盖、下端盖压板固接形成下端盖组件，所述下端盖压板中心圆孔与下端盖的中心孔同轴布置，所述下端盖压板的回油孔与下端盖的圆弧状T通道对齐布置；
第二紧固螺钉紧固连接所述下端盖组件、阀套的对应下端面，确保组装方便可靠。
采用本发明后，采用螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀加谐波减速机的结构，继承了螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的优点，并克服了伺服电机在零位控制时所凸显出的缺点；其采用直流无刷伺服电机加谐波减速机作为螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的转换部分，可有利于减小伺服电机的起动扭矩要求，从而增强伺服电机对外负载变化的适应性；减小伺服电机由于机械特性引起的零位抖动，从而增强电液伺服阀在零位的稳定性；通过适当延长伺服电机频繁启停的时间，从而增强伺服电机在零位附近的可控性；通过采用伺服电机和谐波减速机的定向布置，以及谐波减速机与伺服电机的输出端和阀芯的输入端采用内六角紧定螺钉锁紧，使本电液伺服阀具有更加紧凑的空间结构；通过工艺设计的改进，使本电液伺服阀具有更好的加工工艺及装配工艺。
附图说明
图1为本发明的主视图剖视结构示意简图；
图2为本发明的阀体的剖视结构示意图；
图3为本发明的下阀盖组件的和图2为不同角度的剖视结构示意图；
图中序号所对应的名称如下：
直流无刷伺服电机1、输出轴11、外壳体12、阀体组件2、谐波减速机3、输入轴31、输出轴32、外壳33、输出端内凹槽34、阀芯4、中心轴41、一字槽结构42、阀套5、第一定位环51、第二定位环52、上端盖组件6、外螺纹61、第一定位凹环槽62、上端盖63、上凸定位环631、第一内凹孔632、第二内凹孔633、第二环形内凹槽634、上端盖上压片64、台阶孔641、第一环形内凹槽642、上端盖下压片65、第一紧固螺钉66、下端盖组件7、第二定位凹环槽71、下端盖72、下端盖压板73、中心圆孔731、回油孔732、第二紧固螺钉74、第一内六角紧定螺钉8、第二内六角紧定螺钉9。
具体实施方式
带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀、见图1-图3：其包括直流无刷伺服电机1、阀体组件2、谐波减速机3，阀体组件2包括有阀芯4、阀套5、上端盖组件6、下端盖组件7，直流无刷伺服电机1的输出轴11固接谐波减速机3的输入轴31，谐波减速机3的输出轴32连接阀芯4的中心轴41的外凸部分，上端盖组件6的外环周面设有外螺纹61，外螺纹61用于与集成阀块的安装连接。
直流无刷伺服电机1位于谐波减速机3的轴向一端布置，阀体组件2位于谐波减速机3的轴向另一端布置，直流无刷伺服电机1的外壳体12和谐波减速机3的外壳33的对应端面间通过螺钉连接固定，谐波减速机3的外壳33的另一端面和上端盖组件7的对应端面通过螺钉连接固定，其确保整个结构轴向上体积小；
直流无刷伺服电机1的输出轴11与谐波减速机3的输入轴31通过第一内六角紧定螺钉8锁紧连接；
谐波减速机3的输出轴32和述阀芯4的中心轴41的外凸部分通过第二内六角紧定螺钉9锁紧连接；
阀套5的内腔内布置有阀芯4，阀套5的上端面盖装有上端盖组件6，阀套5的下端面盖装有下端盖组件7，阀套5的上端面对应于上端盖组件6的第一定位凹环槽62处设置有上凸的第一定位环51，阀套5的下端面对应于下端盖组件7第二定位凹环槽71处设置有下凸的第二定位环52，方便装配调试；
阀芯4的下端设置有一字槽结构42，方便装配调试；
上端盖组件6具体包括上端盖63、上端盖上压片64、上端盖下压片65，上端盖63对应于谐波减速机3的输出端内凹槽34设置有上凸定位环631，上凸定位环631的中心区域为第一内凹孔632，上端盖上压片64间隙配合安装于第一内凹孔632内，上端盖上压片64的下表面贴合第一内凹孔632的底端面布置，上端盖63的下表面的中心位置内凹形成第二内凹孔633，上端盖下压片65下表面设置有第一定位凹环槽62，上端盖下压片65过盈配合安装于第二内凹孔633，上端盖下压片65的上表面紧贴第二内凹孔633的上表面布置，螺钉将上端盖上压片64、上端盖63、上端盖下压片65连接形成上端盖组件6，阀芯4的中心轴41外凸部分贯穿上端盖组件6的中心位置；
第一紧固螺钉66紧固连接上端盖组件6、阀套5的对应上端面，确保组装方便可靠；
上端盖上压片64对应于中心轴41的部分设置有台阶孔641，台阶孔内布置有格莱圈，上端盖上压片64的下表面设置有第一环形内凹槽642，第一环形内凹槽642设置有O型密封圈；
上端盖63的第二内凹孔633的上表面设置有内凹的第二环形内凹槽634，第二环形内凹槽634设置有O型密封圈；
下端盖组件7包括下端盖72、下端盖压板73，下端盖72的上表面设置有第二定位凹环槽71，下端盖压板73的中心设置有一中心圆孔731，中心圆孔731的圆周方向设置有两个回油孔732，螺钉将下端盖72、下端盖压板73固接形成下端盖组件7，下端盖压板73的中心圆孔731与下端盖72的中心孔同轴布置，下端盖压板73的回油孔732与下端盖72的圆弧状T通道(图中未画出、属于现有的成熟结构)对齐布置；
第二紧固螺钉74紧固连接下端盖组件7、阀套5的对应下端面，确保组装方便可靠。
本技术方案中，阀芯4和阀套5的组装关系，以及阀套5和上端盖组件6、下端盖组件7的通道和油孔设置及布置均和现有的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀相同，故不再赘述。
采用螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀加谐波减速机的结构，继承了螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的优点，并克服了伺服电机在零位控制时所凸显出的缺点；其采用直流无刷伺服电机加谐波减速机作为螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的转换部分，可有利于减小伺服电机的起动扭矩要求，从而增强伺服电机对外负载变化的适应性；减小伺服电机由于机械特性引起的零位抖动，从而增强电液伺服阀在零位的稳定性；通过适当延长伺服电机频繁启停的时间，从而增强伺服电机在零位附近的可控性；通过采用伺服电机和谐波减速机的定向布置，以及谐波减速机与伺服电机的输出端和阀芯的输入端采用内六角紧定螺钉锁紧，使本电液伺服阀具有更加紧凑的空间结构；通过工艺设计的改进，使本电液伺服阀具有更好的加工工艺及装配工艺。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：其包括直流无刷伺服电机、阀体组件、谐波减速机，所述阀体组件包括有阀芯、阀套、上端盖组件、下端盖组件，所述直流无刷伺服电机的输出轴固接所述谐波减速机的输入轴，所述谐波减速机的输出轴连接所述阀芯的中心轴的外凸部分，所述上端盖组件的外环周面设有外螺纹，所述外螺纹用于与集成阀块的安装连接。
2.如权利要求1所述的带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述直流无刷伺服电机位于所述谐波减速机的轴向一端布置，所述阀体组件位于所述谐波减速机的轴向另一端布置，所述直流无刷伺服电机的外壳体和所述谐波减速机的外壳的对应端面间通过螺钉连接固定，所述谐波减速机的外壳的另一端面和所述上端盖组件的对应端面通过螺钉连接固定。
3.如权利要求1所述的带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述直流无刷伺服电机的输出轴与所述谐波减速机的输入轴通过第一内六角紧定螺钉锁紧连接。
4.如权利要求1所述的带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述谐波减速机的输出轴和所述述阀芯的中心轴的外凸部分通过第二内六角紧定螺钉锁紧连接。
5.如权利要求1所述的带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述阀套的内腔内布置有所述阀芯，所述阀套的上端面盖装有所述上端盖组件，所述阀套的下端面盖装有所述下端盖组件，所述阀套的上端面对应于所述上端盖组件的第一定位凹环槽处设置有上凸的第一定位环，所述阀套的下端面对应于下端盖组件第二定位凹环槽处设置有下凸的第二定位环；所述阀芯的下端设置有一字槽结构。
6.如权利要求5所述的带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述上端盖组件具体包括上端盖、上端盖上压片、上端盖下压片，所述上端盖对应于所述谐波减速机的输出端内凹槽设置有上凸定位环，所述上凸定位环的中心区域为第一内凹孔，所述上端盖上压片间隙配合安装于所述第一内凹孔内，所述上端盖上压片的下表面贴合所述第一内凹孔的底端面布置，所述上端盖的下表面的中心位置内凹形成第二内凹孔，所述上端盖下压片下表面设置有所述第一定位凹环槽，所述上端盖下压片过盈配合安装于所述第二内凹孔，所述上端盖下压片的上表面紧贴所述第二内凹孔的上表面布置，螺钉将上端盖上压片、上端盖、上端盖下压片连接形成所述上端盖组件，阀芯的中心轴外凸部分贯穿所述上端盖组件的中心位置。
7.如权利要求6所述的带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：第一紧固螺钉紧固连接所述上端盖组件、阀套的对应上端面。
8.如权利要求6所述的带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述上端盖上压片对应于所述中心轴的部分设置有台阶孔，所述台阶孔内布置有格莱圈，所述上端盖上压片的下表面设置有第一环形内凹槽，所述第一环形内凹槽设置有O型密封圈；所述上端盖的第二内凹孔的上表面设置有内凹的第二环形内凹槽，所述第二环形内凹槽设置有O型密封圈。
9.如权利要求5所述的带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述下端盖组件包括下端盖、下端盖压板，所述下端盖的上表面设置有第二定位凹环槽，所述下端盖压板的中心设置有一中心圆孔，所述中心圆孔的圆周方向设置有两个回油孔，螺钉将下端盖、下端盖压板固接形成下端盖组件，所述下端盖压板中心圆孔与下端盖的中心孔同轴布置，所述下端盖压板的回油孔与下端盖的圆弧状T通道对齐布置。
10.如权利要求9所述的带谐波减速机的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：第二紧固螺钉紧固连接所述下端盖组件、阀套的对应下端面。
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