CN110486346B - 一种旋转式换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式换向阀，包括：阀芯、阀套、支撑座、减速器和伺服电机；阀芯可旋转地套设于阀套内，阀套连接在支撑座下部，减速器固定在支撑座上，减速器上方连接有伺服电机；该旋转式换向阀由伺服电机经过减速器减速后驱动阀芯在阀套内旋转，阀套的内壁可将阀芯的出油口堵塞，阀芯上的出油口旋转至与连通槽相连实现连通槽与不同的出油口相连通，从而进一步实现阀套上各油腔的沟通与隔断，实现了电液的融合，通过将阀芯阀套设置成巧妙的结构，减少了旋转式换向阀的体积，同时通过调节电控系统的信号占空比来调节伺服电机转速，提高了旋转式换向阀的控制精度，满足了机器人液压系统微型、控制精度高、动作柔顺等需求。

Description

一种旋转式换向阀

技术领域

本发明涉及液压数字阀技术领域，更具体的说是涉及一种旋转式换向阀。

背景技术

液压换向阀是液压系统中常用元件，借助于改变阀芯的位置，来实现与阀体相连的几个油路之间的接通和断开。现有液压换向阀一般为直线运动结构，通过电磁铁直接驱动阀芯动作，对于需要流量伺服控制的换向阀，需配置比例电磁铁，且主阀结构复杂，加工困难，外形尺寸大。机器人液压系统中，要求所有组成部件微型化、轻量化，同时还需适应机器人液压系统精确控制的要求。

因此，研究出一种结构简单、且能适应液压系统精确控制的微型液压换向阀是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种旋转式换向阀，用于满足机器人液压系统对液压元件体积小、控制精度高的要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种旋转式换向阀，通过电控系统进行控制，包括：阀芯、阀套、支撑座、减速器和伺服电机；

所述阀芯可旋转地套设于所述阀套内，所述阀套连接在所述支撑座下部，所述减速器固定在支撑座上，所述减速器上方连接有所述伺服电机；

所述阀芯上设置有密封圈安装槽，所述密封圈安装槽之上的部分第一分部，所述密封圈安装槽之下的部分为阀芯第二分部，所述阀芯第二分部的内部贯穿开设有连通槽，所述阀芯第一分部从顶部向下开设有连接孔，所述阀芯第一分部外壁上固定设置有光电码盘；

所述阀套上设置有出油口，所述连通槽随阀芯的转动，从而与所述出油口相连通；

所述支撑座上还固定设有检测器，所述检测器与所述光电码盘电连接，所述检测器与电控系统相连；

所述阀套上均匀设置有压力油腔、工作油腔和回油腔，所述压力油腔的上方设置有第一密封圈安装槽，所述压力油腔与所述工作油腔之间设置有第二密封圈安装槽，所述工作油腔和所述回油腔之间设置有第三密封圈安装槽。

所述出油口包括第一出油口、第二出油口、第三出油口和第四出油口；

所述第一出油口设置于所述压力油腔内，所述第二出油口和所述第三出油口并排设置于所述工作油腔内，所述第四出油口设置于所述回油腔内；

所述第一出油口与所述第三出油口处于同一竖直方向上，所述第二出油口与所述第四出油口处于同一竖直方向上。

优选的，所述光电码盘通过紧定螺钉固定在所述连接孔外壁上，所述阀芯第一分部上还向外延伸设置有圆形台阶，所述圆形台阶外壁设有刻线，所述刻线与所述连通槽的位置相对应；所述阀芯第二分部的外壁上向内设有环形槽，且在所述连通槽的表面向外设置有V形槽。

优选的，所述密封圈安装槽、所述第一密封圈安装槽、第二密封圈安装槽和第三密封圈安装槽内均安装有密封圈。

优选的，所述阀套的顶部设置有安装板，所述安装板上设置有第一通孔、第二通孔和位置指示标志，所述安装板通过第一通孔与螺钉将所述阀套安装于所述支撑座下方；阀芯插入第二通孔。

优选的，所述减速器的底部设有减速器输出轴，所述减速器输出轴安装于所述连接孔内。

优选的，所述光电码盘通过螺钉固定在所述阀芯第一分部的外壁上，安装板上还设置有第三通孔，检测器通过螺钉与第三通孔固定安装在安装板上。

优选的，还包括挡片，所述挡片安装于所述支撑座上，用于对所述支撑座上的结构进行遮挡。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种旋转式换向阀，该旋转式换向阀阀套插入带油口的阀体内孔，通过螺钉将旋转式换向阀固定在阀体表面，由伺服电机经过减速器减速后驱动阀芯在阀套内旋转，阀套的内壁可将阀芯的出油口堵塞，阀芯上的出油口旋转至与连通槽相连实现连通槽与不同的出油口相连通，从而进一步实现阀套上各油腔的沟通与隔断。

本发明实现了电液的融合，通过将阀芯阀套设置成巧妙的结构，减少了旋转式换向阀的体积，同时通过调节电控系统的信号占空比来调节伺服电机转速，提高了旋转式换向阀的控制精度，满足了机器人液压系统微型、控制精度高、动作柔顺等需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的整体结构示意图；

图2附图为本发明提供的内部结构示意图；

图3附图为本发明提供的换向阀的立体示意图；

图4附图为本发明提供的光电码盘结构示意图；

图5附图为本发明提供的阀套结构示意图；

图6附图为本发明提供的安装板结构示意图；

图7附图为本发明提供的阀芯结构示意图；

其中，1-阀套密封圈、2-阀套、2-1A-压力油腔、2-1B-工作油腔、2-1C-回油腔、2-2A-第一出油口、2-2B-第二出油口、2-2C-第三出油口、2-2D-第四出油口、2-3A-第一密封圈安装槽、2-3B-第二密封圈安装槽、2-3C-第三密封圈安装槽、2-4-位置指示标志、2-5-螺纹孔、2-6-第二通孔、2-7-安装板、2-8-第一通孔、2-9-第三通孔、3-阀芯、3-1-连接孔、3-2-刻线、3-3-密封圈安装槽、3-4A-第一V形槽、3-4B-第二V形槽、3-4C-第三V形槽、3-4D-第四V形槽、3-5-环形槽、3-6-连通槽、4-阀芯密封圈、5-光电码盘、6-检测器、7-挡片、8-支撑座、9-减速器、10-伺服电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种旋转式换向阀，通过电控系统进行控制，如图1、2和3所示，包括：阀芯3、阀套2、支撑座8、减速器9和伺服电机10；

阀芯3可旋转地套设于阀套2内，阀套2连接在支撑座8下部，减速器9固定在支撑座8上，减速器9上方连接有伺服电机10；

阀芯3上设置有密封圈安装槽3-3，密封圈安装槽3-3之上的部分为阀芯第一分部，密封圈安装槽3-3之下的部分为阀芯第二分部，阀芯第二分部的内部贯穿开设有连通槽3-6，阀芯第一分部从顶部向下开设有连接孔3-1，阀芯第一分部外壁上固定设置有光电码盘5；

阀套2上设置有出油口，连通槽3-6随阀芯3的转动，从而与出油口相连通；

支撑座8上还固定设有检测器6，检测器6与光电码盘5电连接，检测器6与电控系统相连。

为了进一步优化上述技术方案，如图3所示，光电码盘5通过紧定螺钉固定在连接孔3-1外壁上，阀芯第一分部上还向外延伸设置有圆形台阶，如图4、7所示，圆形台阶外壁设有刻线3-2，刻线3-2与连通槽3-6的位置相对应；阀芯第二分部的外壁上向内设有环形槽3-5，且在连通槽3-6的表面向外设置有V形槽用于减少换向冲击，设置环形槽3-5用于使阀芯3与阀套2之间的油液沿圆周方向均匀分布，实现在圆周方向上卸荷。

需要说明的是，当阀芯3在阀套2内转动时，由于连通槽3-6在阀芯3内部，无法判断连通槽3-6的位置，为了进一步方便操作，在圆形台阶上设置刻线3-2，由于刻线3-2与连通槽3-6的位置相对应，可以根据刻线3-2的位置来判断连通槽3-6旋转的位置。

为了进一步优化上述技术方案，如图5所示，阀套2上均匀设置有压力油腔2-1A、工作油腔2-1B和回油腔2-1C，压力油腔2-1A的上方设置有第一密封圈安装槽2-3A，压力油腔2-1A与工作油腔2-1B之间设置有第二密封圈安装槽2-3B，工作油腔2-1B和回油腔2-1C之间设置有第三密封圈安装槽2-3C。

为了进一步优化上述技术方案，出油口包括第一出油口2-2A、第二出油口2-2B、第三出油口2-2C和第四出油口2-2D；

第一出油口2-2A设置于压力油腔2-1A内，第二出油口2-2B和第三出油口2-2C并排设置于工作油腔2-1B内，第四出油口2-2D设置于回油腔2-1C内；

第一出油口2-2A与第三出油口2-2C处于同一竖直方向上，第二出油口2-2B与第四出油口2-2D处于同一竖直方向上。

为了进一步优化上述技术方案，密封圈安装槽3-3、第一密封圈安装槽2-3A、第二密封圈安装槽2-3B和第三密封圈安装槽2-3C内均安装有密封圈。

需要说明的是，密封圈安装槽3-3内安装的是阀芯密封圈4，第一密封圈安装槽2-3A、第二密封圈安装槽2-3B和第三密封圈安装槽2-3C内安装的均为阀套密封圈1。

设置密封圈均为了防止油液外漏。

为了进一步优化上述技术方案，阀套2的顶部设置有安装板2-7，安装板2-7上设置有第一通孔2-8、第二通孔2-6和位置指示标志2-4，安装板2-7通过第一通孔2-8与螺钉将阀套2安装于支撑座8下方；阀芯3插入第二通孔2-6，其中螺纹孔2-5用于辅助阀套的拆卸。

需要说明的是，如图5、6所示，其中位置指示标志2-4包括“伸”、“缩”和“停”三种，其中当刻线3-2与“伸”标志相对应时，则第一出油口2-2A和第三出油口2-2C与连通槽3-6连通，实现压力油腔2-1A与工作油腔2-1B的连通；当刻线3-2与“缩”标志相对应时，第二出油口2-2B和第四出油口2-2D与连通槽3-6连通，实现工作油腔2-1B与回油腔2-1C的连通；当刻线3-2与“停”标志相对应时，所有出油口均不相通，压力油腔、工作油腔和回油腔互不相通。

其中安装板2-7上设置有第二通孔2-6，第二通孔2-6与阀套2相通。

需要进一步说明的是：

V形槽包括：第一V形槽3-4A、第二V形槽3-4B、第三V形槽3-4C和第四V形槽3-4D；

第一V形槽3-4A、第二V形槽3-4B、第三V形槽3-4C和第四V形槽3-4D分别与第一出油口2-2A、第二出油口2-2B、第三出油口2-2C和第四出油口2-2D的位置一一对应。

V型槽可保证油口从断开到接通状态时，油口逐渐扩大，而不是突变，避免油液冲击。

为了进一步优化上述技术方案，减速器9的底部设有减速器9输出轴，减速器9输出轴安装于连接孔3-1内。

为了进一步优化上述技术方案，光电码盘5通过螺钉固定在阀芯第一分部的外壁上；

安装板2-7上还设置有第三通孔2-9，检测器6通过螺钉与第三通孔2-9固定安装在安装板2-7上。

为了进一步优化上述技术方案，还包括挡片7，挡片7安装于支撑座8上，用于对支撑座8上的结构进行遮挡。

本发明的工作原理为：

该旋转式换向阀阀套2插入带油口的阀体内孔，通过螺钉将旋转式换向阀固定在阀体表面。

由伺服电机10经过减速器9减速后驱动阀芯3在阀套2内旋转，阀套2的内壁可将阀芯3的出油口堵塞，通过阀芯3旋转，连通槽3-6与不同的出油口相连通，从而进一步实现阀套2上各油腔的沟通与隔断。

其中位置指示标志2-4包括“伸”、“缩”和“停”三种，其中当刻线3-2与“伸”标志相对应时，则第一出油口2-2A和第三出油口2-2C与连通槽3-6连通，实现压力油腔2-1A与工作油腔2-1B的连通；当刻线3-2与“缩”标志相对应时，第二出油口2-2B和第四出油口2-2D与连通槽3-6连通，实现工作油腔2-1B与回油腔2-1C的连通；当刻线3-2与“停”标志相对应时，所有出油口均不相通，压力油腔、工作油腔和回油腔互不相通。

本发明阀芯3上固定有光电码盘5，阀套2上设置有检测器6，检测器6读取光电码盘5上的刻线3-2，从而将阀芯3的位置信息反馈给电控系统，指导伺服电机10工作。

具体地，当需要接通压力油腔2-1A与工作油腔2-1B时，可通过调整“伸”位和“停”位的占空比来实现流量的精确控制，“伸”位占空比越大，则输出流量越大；“停”位占空比越大，则输出流量越小。当需要接通工作油腔2-1B与回油腔2-1C时，可通过调整“缩”位和“停”位的占空比来实现流量的精确控制，“缩”位占空比越大，则输出流量越大，“停”位占空比越大，则输出流量越小。

在阀口前后压差恒定的情况下，根据流量需求，可通过节流公式计算出占空比的理论值；阀口前后压差有变动，则需根据流量或位移传感器信号反馈对占空比进行调节。阀芯3上设置有V型槽，可减少换向冲击，保证动作柔顺。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种旋转式换向阀，通过电控系统进行控制，其特征在于，包括：阀芯(3)、阀套(2)、支撑座(8)、减速器(9)和伺服电机(10)；

所述阀芯(3)可旋转地套设于所述阀套(2)内，所述阀套(2)连接在所述支撑座(8)下部，所述减速器(9)固定在支撑座(8)上，所述减速器(9)上方连接有所述伺服电机(10)；

所述阀芯(3)上设置有密封圈安装槽(3-3)，所述密封圈安装槽(3-3)之上的部分为阀芯第一分部，所述密封圈安装槽(3-3)之下的部分为阀芯第二分部，所述阀芯第二分部的内部贯穿开设有连通槽(3-6)，所述阀芯第一分部从顶部向下开设有连接孔(3-1)，所述阀芯第一分部外壁上固定设置有光电码盘(5)；

所述阀套(2)上设置有出油口，所述连通槽(3-6)随阀芯(3)的转动，从而与所述出油口相连通；

所述支撑座(8)上还固定设有检测器(6)，所述检测器(6)与所述光电码盘(5)电连接，所述检测器(6)与电控系统相连；

所述阀套(2)上均匀设置有压力油腔(2-1A)、工作油腔(2-1B)和回油腔(2-1C)，所述压力油腔(2-1A)的上方设置有第一密封圈安装槽(2-3A)，所述压力油腔(2-1A)与所述工作油腔(2-1B)之间设置有第二密封圈安装槽(2-3B)，所述工作油腔(2-1B)和所述回油腔(2-1C)之间设置有第三密封圈安装槽(2-3C)；

所述出油口包括第一出油口(2-2A)、第二出油口(2-2B)、第三出油口(2-2C)和第四出油口(2-2D)；

所述第一出油口(2-2A)设置于所述压力油腔(2-1A)内，所述第二出油口(2-2B)和所述第三出油口(2-2C)并排设置于所述工作油腔(2-1B)内，所述第四出油口(2-2D)设置于所述回油腔(2-1C)内；

所述第一出油口(2-2A)与第三出油口(2-2C)处于同一竖直方向上，所述第二出油口(2-2B)与所述第四出油口(2-2D)处于同一竖直方向上。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式换向阀，其特征在于，所述光电码盘(5)通过紧定螺钉固定在所述连接孔(3-1)外壁上，所述阀芯第一分部上还向外延伸设置有圆形台阶，所述圆形台阶外壁设有刻线(3-2)，所述刻线(3-2)与所述连通槽(3-6)的位置相对应；所述阀芯第二分部的外壁上向内设有环形槽(3-5)，且在所述连通槽(3-6)的表面向外设置有V形槽。

3.根据权利要求1所述的一种旋转式换向阀，其特征在于，所述密封圈安装槽(3-3)、所述第一密封圈安装槽(2-3A)、第二密封圈安装槽(2-3B)和第三密封圈安装槽(2-3C)内均安装有密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种旋转式换向阀，其特征在于，所述阀套(2)的顶部设置有安装板(2-7)，所述安装板(2-7)上设置有第一通孔(2-8)、第二通孔(2-6)和位置指示标志(2-4)，所述安装板(2-7)通过所述第一通孔(2-8)与螺钉将所述阀套(2)安装于所述支撑座(8)下方，所述阀芯(3)插入所述第二通孔(2-6)。

5.根据权利要求1所述的一种旋转式换向阀，其特征在于，所述减速器(9)的底部设有减速器(9)输出轴，所述减速器(9)输出轴安装于所述连接孔(3-1)内。

6.根据权利要求4所述的一种旋转式换向阀，其特征在于，所述光电码盘(5)通过螺钉固定在所述阀芯第一分部的外壁上；

所述安装板(2-7)上还设置有第三通孔(2-9)，所述检测器(6)通过螺钉与所述第三通孔(2-9)固定安装在所述安装板(2-7)上。

7.根据权利要求1所述的一种旋转式换向阀，其特征在于，还包括挡片(7)，所述挡片(7)安装于所述支撑座(8)上，用于对所述支撑座(8)上的结构进行遮挡。

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