CN109296573A - 一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀 - Google Patents
一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，其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。其包括直流无刷伺服电机、阀体组件、圆锥齿轮减速机，所述直流无刷伺服电机的输出端连接所述圆锥齿轮减速机的输入端，所述圆锥齿轮减速机的输出端连接所述阀体组件的阀芯。
Description
技术领域
本发明涉及电液伺服阀的技术领域，具体为一种带圆锥齿轮减速机的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等均未设计出微型螺纹插装式电液伺服阀，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，并且多数微型电液电液伺服阀产品都未面向中国国内出售，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。而直流伺服电机在螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的应用领域中要求其具有小角度的频繁启停功能，这也属于直流伺服电机在频繁启停的随动系统中的应用，则要求直流伺服电机起动转矩大，故造成直流伺服电机结构尺寸偏大。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，其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件的可控性；通过采用圆锥齿轮减速机与伺服电机的输出端和阀芯的输入端采用紧定螺钉螺母锁紧，使本电液伺服阀具有更加紧凑的空间结构。
一种带圆锥齿轮减速机的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、圆锥齿轮减速机，所述直流无刷伺服电机的输出端连接所述圆锥齿轮减速机的输入端，所述圆锥齿轮减速机的输出端连接所述阀体组件的阀芯。
其进一步特征在于：
所述圆锥齿轮减速机包括有减速机箱体、输入圆锥齿轮结构、输出圆锥齿轮结构，所述减速机箱体的内腔布置有垂直向布置的输入轴、输出轴，所述输入轴上套装有所述输入圆锥齿轮结构，所述输出轴上套装有输出圆锥齿轮结构，所述输入圆锥齿轮结构啮合对应位置的所述输出圆锥齿轮结构，所述直流无刷伺服电机的输出部分从一侧插装入所述内腔的部分即为所述输入轴，直流无刷伺服电机的壳体固接于所述减速机箱体的侧部，所述阀体组件的阀芯的中心轴上凸部分自下而上插装入所述内腔的部分即为所述输出轴，所述阀体组件固装于所述减速机箱体的下部；
所述阀体组件包括有阀芯、阀套、下端盖组件，所述阀套的上端环面固装于所述减速机箱体的下部输出端的对应位置，所述阀芯的中心轴上凸部分贯穿所述减速机箱体的输出端下部壳体后伸入至所述内腔内；
所述减速机箱体包括上箱体、下箱体，所述上箱体、下箱体拼合后固装，所述上箱体的一侧板设置有输入轴定位孔，所述输入轴贯穿所述输入轴定位孔后、套装有第一定位轴承，所述输入轴的长度方向上套装有输入圆锥齿轮结构，所述输入圆锥齿轮结构的一侧压装有第一锁紧螺母，所述下箱体的下端面设置有贯穿的输出轴安装孔，所述输出轴贯穿所述输出轴安装孔后、套装有第二定位轴承，所述输出轴的长度方向上套装有所述输出圆锥齿轮结构，所述输出圆锥齿轮结构的顶部压装有第二锁紧螺母；
所述输入圆锥齿轮结构包括小输入圆锥齿轮、大输入圆锥齿轮，所述输出圆锥齿轮结构包括小输出圆锥齿轮、大输出圆锥齿轮，所述小输入圆锥齿轮、大输入圆锥齿轮分别套装于所述输入轴的长度方向，所述小输出圆锥齿轮、大输出圆锥齿轮分别套装于所述输出轴的长度方向，所述小输入圆锥齿轮啮合连接所述小输出圆锥齿轮，所述大输入圆锥齿轮啮合连接所述大输出圆锥齿轮，两组圆锥齿轮啮合确保传动的准确可靠，不会产生传动间隙；
所述小输入圆锥齿轮、大输入圆锥齿轮分别通过平键固套于所述输入轴，所述小输出圆锥齿轮、大输出圆锥齿轮分别通过平键固套于所述输出轴；
所述下箱体对应于所述输出轴安装孔的位置上部位置设置有上内凹孔、所述下箱体对应于所述输出轴安装孔的位置下部位置设置有下内凹孔，下箱体上压片间隙配合安装于所述上内凹孔内，所述下箱体上压片的下表面贴合所述上内凹孔的底端面布置，下箱体下压片隙配合安装于所述下内凹孔内，所述下箱体下压片的上表面贴合所述下内凹孔的顶端面布置，螺钉将下箱体上压片、下端盖、下箱体下压片连接形成整体结构，所述阀芯的中心轴上凸部分贯穿整体结构的对应位置，所述阀套的上端环面紧贴所述下箱体下压片的下端面布置；
第一紧固螺钉紧固连接整体结构、阀套的对应上端面，确保组装方便可靠；
所述下箱体上压片对应于所述输出轴的部分设置有台阶孔，所述台阶孔内布置有格莱圈；所述下箱体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；所述下箱体的下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阀套下端盖、阀套下端盖压板，所述下阀套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，螺钉将阀套下端盖、阀套下端盖压板固接形成下端盖组件，所述阀套下端盖压板中心圆孔与阀套下端盖的中心孔同轴布置，所述阀套下端盖压板的回油孔与阀套下端盖的圆弧状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；
所述阀套的轴向上端设置上凸环形定位台阶、轴向下端设置下凸环形定位台阶，所述阀芯底部末端设置内凹的一字槽，所述下箱体下压片的下表面设置有第一定位凹环槽，所述上凸环形定位台阶插装于所述第一定位凹环槽，所述阀套下端盖的上端面设置有第二定位凹环槽，所述下凸环形定位台阶插装于所述第二定位凹环槽，其确保整体结构安装快捷方便。
采用本发明后，采用直流伺服电机加圆锥齿轮减速机作为螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的电液转换部分，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件的可控性；通过采用圆锥齿轮减速机与伺服电机的输出端和阀芯的输入端采用紧定螺钉螺母锁紧，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图；
图2为本发明的阀体组件的具体实施例的组装剖视结构示意图；
图中序号所对应的名称如下：
直流无刷伺服电机1、壳体101
阀体组件2、阀芯21、一字槽211、阀套22、置上凸环形定位台阶22、下凸环形定位台阶222、下端盖组件23、阀套下端盖231、阀套下端盖压板232、第二定位凹环槽233
圆锥齿轮减速机3、减速机箱体4、上箱体41、下箱体42、上内凹孔421、下内凹孔422、第二环形内凹槽423、输入轴定位孔43、输出轴安装孔44、下箱体上压片45、台阶孔451、第一环形内凹槽452、下箱体下压片46、格莱圈47
输入圆锥齿轮结构5、小输入圆锥齿轮51、大输入圆锥齿轮52、平键53、第一锁紧螺母54、输出圆锥齿轮结构6、小输出圆锥齿轮61、大输出圆锥齿轮62、平键63、第二锁紧螺母64、内腔7、输入轴8、输出轴9、第一定位轴承10、第二定位轴承11、第一紧固螺钉12、第二紧固螺钉13。
具体实施方式
一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，见图1：其包括直流无刷伺服电机1、阀体组件2、圆锥齿轮减速机3，所述直流无刷伺服电机1的输出端连接所述圆锥齿轮减速机3的输入端，所述圆锥齿轮减速机3的输出端连接所述阀体组件2的阀芯21。
圆锥齿轮减速机3包括有减速机箱体4、输入圆锥齿轮结构5、输出圆锥齿轮结构6，减速机箱体4的内腔7布置有垂直向布置的输入轴8、输出轴9，输入轴8上套装有输入圆锥齿轮结构5，输出轴9上套装有输出圆锥齿轮结构6，输入圆锥齿轮结构5啮合对应位置的输出圆锥齿轮结构6，直流无刷伺服电机1的输出部分从一侧插装入内腔7的部分即为输入轴8，直流无刷伺服电机1的壳体101固接于减速机箱体4的侧部，阀体组件2的阀芯21的中心轴上凸部分自下而上插装入内腔7的部分即为输出轴9，阀体组件2固装于减速机箱体4的下部。
具体实施例、见图1和图2，阀体组件2包括有阀芯21、阀套22、下端盖组件23，阀套22的上端环面固装于减速机箱体4的下部输出端的对应位置，阀芯21的中心轴上凸部分贯穿减速机箱体4的输出端下部壳体后伸入至内腔7内；
减速机箱体4包括上箱体41、下箱体42，上箱体41、下箱体42拼合后固装，上箱体41的一侧板设置有输入轴定位孔43，输入轴8贯穿输入轴定位孔41后、套装有第一定位轴承10，输入轴8的长度方向上套装有输入圆锥齿轮结构5，输入圆锥齿轮结构5的一侧压装有第一锁紧螺母54，下箱体42的下端面设置有贯穿的输出轴安装孔44，输出轴9贯穿输出轴安装孔44后、套装有第二定位轴承11，输出轴9的长度方向上套装有输出圆锥齿轮结构6，输出圆锥齿轮结构6的顶部压装有第二锁紧螺母64；
输入圆锥齿轮结构5包括小输入圆锥齿轮51、大输入圆锥齿轮52，输出圆锥齿轮结构6包括小输出圆锥齿轮61、大输出圆锥齿轮62，小输入圆锥齿轮51、大输入圆锥齿轮52分别套装于输入轴8的长度方向，小输出圆锥齿轮61、大输出圆锥齿轮62分别套装于输出轴9的长度方向，小输入圆锥齿轮51啮合连接小输出圆锥齿轮61，大输入圆锥齿轮52啮合连接大输出圆锥齿轮62，两组圆锥齿轮啮合确保传动的准确可靠，不会产生传动间隙；
小输入圆锥齿轮51、大输入圆锥齿轮52分别通过平键53固套于输入轴8，小输出圆锥齿轮61、大输出圆锥齿轮62分别通过平键63固套于输出轴9；
下箱体42对应于输出轴安装孔44的位置上部位置设置有上内凹孔421、下箱体42对应于输出轴安装孔44的位置下部位置设置有下内凹孔422，下箱体上压片45间隙配合安装于上内凹孔421内，下箱体上压片45的下表面贴合上内凹孔421的底端面布置，下箱体下压片46隙配合安装于下内凹孔422内，下箱体下压片46的上表面贴合下内凹孔422的顶端面布置，螺钉将下箱体上压片45、下端盖42、下箱体下压片46连接形成整体结构，阀芯21的中心轴上凸部分贯穿整体结构的对应位置，阀套22的上端环面紧贴下箱体下压片46的下端面布置；
第一紧固螺钉12紧固连接整体结构、阀套22的对应上端面，确保组装方便可靠；
下箱体上压片45对应于输出轴的部分设置有台阶孔451，台阶孔451内布置有格莱圈47；下箱体上压片45的下表面设置有第一环形内凹槽452，第一环形内凹槽452设置有O型密封圈；下箱体42的下内凹孔422的上表面设置有内凹的第二环形内凹槽423，第二环形内凹槽423设置有O型密封圈；
下端盖组件23包括阀套下端盖231、阀套下端盖压板232，下阀套端盖压板232的中心设置有一中心圆孔，中心圆孔的圆周方向设置有两个回油孔，螺钉将阀套下端盖231、阀套下端盖压板232固接形成下端盖组件23，阀套下端盖压板232中心圆孔与阀套下端盖231的中心孔同轴布置，阀套下端盖压板232的回油孔与阀套下端盖231的圆弧状T通道对齐布置；
第二紧固螺钉13紧固连接下端盖组件23、阀套22的对应下端面，确保组装方便可靠；
阀套22的轴向上端设置上凸环形定位台阶221、轴向下端设置下凸环形定位台阶222，阀芯21底部末端设置内凹的一字槽211，下箱体下压片46的下表面设置有第一定位凹环槽461，上凸环形定位台阶221插装于第一定位凹环槽461，阀套下端盖232的上端面设置有第二定位凹环槽233，下凸环形定位台阶222插装于第二定位凹环槽233，其确保整体结构安装快捷方便。
本技术方案中，阀芯21和阀套22的组装关系，以及阀套22、下端盖组件23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。
采用本发明后，采用直流伺服电机加圆锥齿轮减速机作为螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的电液转换部分，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件的可控性；通过采用圆锥齿轮减速机与伺服电机的输出端和阀芯的输入端采用紧定螺钉螺母锁紧，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)
1.一种带圆锥齿轮减速机的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、圆锥齿轮减速机，所述直流无刷伺服电机的输出端连接所述圆锥齿轮减速机的输入端，所述圆锥齿轮减速机的输出端连接所述阀体组件的阀芯。
2.如权利要求1所述的一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述圆锥齿轮减速机包括有减速机箱体、输入圆锥齿轮结构、输出圆锥齿轮结构，所述减速机箱体的内腔布置有垂直向布置的输入轴、输出轴，所述输入轴上套装有所述输入圆锥齿轮结构，所述输出轴上套装有输出圆锥齿轮结构，所述输入圆锥齿轮结构啮合对应位置的所述输出圆锥齿轮结构，所述直流无刷伺服电机的输出部分从一侧插装入所述内腔的部分即为所述输入轴，直流无刷伺服电机的壳体固接于所述减速机箱体的侧部，所述阀体组件的阀芯的中心轴上凸部分自下而上插装入所述内腔的部分即为所述输出轴，所述阀体组件固装于所述减速机箱体的下部。
3.如权利要求2所述的一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述阀体组件包括有阀芯、阀套、下端盖组件，所述阀套的上端环面固装于所述减速机箱体的下部输出端的对应位置，所述阀芯的中心轴上凸部分贯穿所述减速机箱体的输出端下部壳体后伸入至所述内腔内。
4.如权利要求2所述的一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述减速机箱体包括上箱体、下箱体，所述上箱体、下箱体拼合后固装，所述上箱体的一侧板设置有输入轴定位孔，所述输入轴贯穿所述输入轴定位孔后、套装有第一定位轴承，所述输入轴的长度方向上套装有输入圆锥齿轮结构，所述输入圆锥齿轮结构的一侧压装有第一锁紧螺母，所述下箱体的下端面设置有贯穿的输出轴安装孔，所述输出轴贯穿所述输出轴安装孔后、套装有第二定位轴承，所述输出轴的长度方向上套装有所述输出圆锥齿轮结构，所述输出圆锥齿轮结构的顶部压装有第二锁紧螺母。
5.如权利要求4所述的一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述输入圆锥齿轮结构包括小输入圆锥齿轮、大输入圆锥齿轮，所述输出圆锥齿轮结构包括小输出圆锥齿轮、大输出圆锥齿轮，所述小输入圆锥齿轮、大输入圆锥齿轮分别套装于所述输入轴的长度方向，所述小输出圆锥齿轮、大输出圆锥齿轮分别套装于所述输出轴的长度方向，所述小输入圆锥齿轮啮合连接所述小输出圆锥齿轮，所述大输入圆锥齿轮啮合连接所述大输出圆锥齿轮。
6.如权利要求5所述的一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述小输入圆锥齿轮、大输入圆锥齿轮分别通过平键固套于所述输入轴，所述小输出圆锥齿轮、大输出圆锥齿轮分别通过平键固套于所述输出轴。
7.如权利要求3所述的一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述下箱体对应于所述输出轴安装孔的位置上部位置设置有上内凹孔、所述下箱体对应于所述输出轴安装孔的位置下部位置设置有下内凹孔，下箱体上压片间隙配合安装于所述上内凹孔内，所述下箱体上压片的下表面贴合所述上内凹孔的底端面布置，下箱体下压片隙配合安装于所述下内凹孔内，所述下箱体下压片的上表面贴合所述下内凹孔的顶端面布置，螺钉将下箱体上压片、下端盖、下箱体下压片连接形成整体结构，所述阀芯的中心轴上凸部分贯穿整体结构的对应位置，所述阀套的上端环面紧贴所述下箱体下压片的下端面布置。
8.如权利要求7所述的一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述下箱体上压片对应于所述输出轴的部分设置有台阶孔，所述台阶孔内布置有格莱圈；所述下箱体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；所述下箱体的下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7所述的一种带圆锥齿轮减速机的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阀套下端盖、阀套下端盖压板，所述下阀套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，螺钉将阀套下端盖、阀套下端盖压板固接形成下端盖组件，所述阀套下端盖压板中心圆孔与阀套下端盖的中心孔同轴布置，所述阀套下端盖压板的回油孔与阀套下端盖的圆弧状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。
10.如权利要求9所述的一种带圆锥齿轮减速机的插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述阀套的轴向上端设置上凸环形定位台阶、轴向下端设置下凸环形定位台阶，所述阀芯底部末端设置内凹的一字槽，所述下箱体下压片的下表面设置有第一定位凹环槽，所述上凸环形定位台阶插装于所述第一定位凹环槽，所述阀套下端盖的上端面设置有第二定位凹环槽，所述下凸环形定位台阶插装于所述第二定位凹环槽。
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