CN113883126A - 一种二级伸缩式数字流体缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二级伸缩式数字流体缸包括：一级缸缸筒、一级缸活塞、一级缸活塞杆、缸底盖、二级缸活塞、二级缸活塞杆、缸端盖、阀体连接件、伺服阀块、电机、传动轴及拉线传感器。依据本发明的数字流体缸，在安装空间尺寸严格受限的情况下，满足长行程的工况要求，并且实现高精度的位置控制。

Description

一种二级伸缩式数字流体缸

技术领域

本发明涉及一种二级伸缩式数字流体缸，属于数字液压缸技术领域。

背景技术

流体缸是一种通过把流体（液体或气体）的压力能转换为机械能来实现直线往复运动的终端执行元件。传统的流体缸必须与流体控制阀（方向阀、压力阀、流量阀、伺服阀等）相结合才能实现位置控制、速度控制、方向控制等实用功能，其主要缺点是系统结构复杂、价格高、使用维护不方便、对技术人员要求较高，而且也不能直接实现数字计算机控制。

数字流体缸与传统的流体缸有本质上的区别，它是一种集能量转换功能和控制功能于一体的直线执行元件，在中低频率范围内，无论从实用功能上还是控制性能上，都远远好于传统的流体缸。

现有的数字流体缸均采用丝杠进行位置反馈，其安装尺寸和工作行程受丝杠长度限制，不适用于安装空间狭小且行程要求长的场合，如起重机的伸缩臂。且长跨距丝杠存在挠度大与累计误差大的问题，降低数字流体缸的精度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种二级伸缩式数字流体缸，在安装空间尺寸严格受限的情况下，满足长行程的工况要求，并且实现高精度的位置控制。为达到以上目的，本发明采取以下方案：一种二级伸缩式数字流体缸包括：一级缸缸筒、一级缸活塞、一级缸活塞杆、缸底盖、二级缸活塞、二级缸活塞杆、缸端盖、阀体连接件、伺服阀块、电机、传动轴及拉线传感器。所述一级缸缸筒套装在一级缸活塞上，一级缸活塞套装在一级缸活塞杆上。所述一级缸缸筒与一级缸活塞通过动密封配合，一级缸活塞与一级缸活塞杆通过螺纹相固连，一级缸活塞杆与一级缸缸筒的活塞杆伸出端通过动密封配合。所述一级缸活塞杆的伸出端内部嵌套缸底盖，并通过螺纹相相固连。所述一级缸活塞杆套装在二级缸活塞上，二级缸活塞套装在二级缸活塞杆上。所述一级缸活塞杆与二级缸活塞通过动密封配合，二级缸活塞与二级活塞杆通过螺纹相固连，二级缸活塞杆与缸底盖通过动密封配合。所述一级缸缸筒的非活塞杆伸出端与缸端盖、阀体连接件通过螺栓依次相固连。

所述阀体连接件另一端与伺服阀块通过螺栓相固连。所述伺服阀块外部包含进油口P、回油口T、第一工作油口A、第二工作油口B。所述第一工作油口A通过油管与一级缸缸筒非活塞杆伸出端的第一油口e相连，第一工作油口A与一级缸无杆腔相连通，一级缸无杆腔通过一级缸活塞上的第二油口f与二级缸无杆腔相接通。所述第二工作油口B通过油管与一级缸缸筒活塞杆伸出端的第三油口g相连，工作油口B与一级缸有杆腔相连通。所述一级缸活塞杆在靠近活塞端开有第四油口h，在靠近缸底盖端内部开设有第五油口i和内部油道。所述一级缸有杆腔内第四油口h经过一级缸活塞杆内部油道与二级缸有杆腔内第五油口i相连，二级缸有杆腔与一级缸有杆腔相连通。

所述伺服阀块内部包含阀套，阀套与阀体内壁通过间隙密封配合。所述阀套通过阀体内部台肩和阀端盖轴向定位，阀套在轴向上不会发生移动。所述阀套内同轴设置滑阀阀芯，滑阀阀芯与阀套内部采用间隙密封配合，滑阀阀芯可以轴向移动。所述滑阀阀芯可以为四边滑阀阀芯，也可以为双边滑阀阀芯。

所述滑阀阀芯采用四边滑阀阀芯。所述四边滑阀阀芯轴向移动时，与四边滑阀阀套组成4个可变节流口。所述4个可变节流口可分为进油节流口和回油节流口。所述进油节流口为2个布置在四边滑阀阀芯中部的可变节流口，分别连通进油口P与第一工作油口A、进油口P与第二工作油口B。所述回油节流口为2个布置在四边滑阀两端的可变节流口，分别连通回油口T与第一工作油A、回油口T与第二工作油口B。所述进油节流口和回油节流口按照工作状态可为两组。第一组为连通进油口P与第一工作油口A的进油节流口和连通回油口T与第二工作油口B的回油节流口。第二组为连通进油口P与第二工作油口B的进油节流口和连通回油口T与第一工作油口A的回油节流口。所述两组节流口，一组节流口打开时，另一组节流口关闭。打开的节流口通过改变开口面积大小控制一二级缸无杆腔和有杆腔的进出流量。因为二级缸为非对称缸，一二级缸无杆腔和有杆腔的进出流量的不相等，所以每组的进回油节流口的开口面积也应不同，四边滑阀的形式为非对称四边滑阀。所述非对称四边滑阀可以通过两种方式实现，一种实现方式是在阀套上开两组阀套窗口，阀套窗口形状可以是圆形窗口、矩形窗口或U型窗口。另一种实现方式是在滑阀阀芯上开两组凹槽，凹槽可以是圆形槽、矩形形槽或U型槽。

所述滑阀阀芯采用双边滑阀阀芯。所述双边滑阀阀芯轴向移动时，与阀套组成2个可变节流口。所述2个节流口可分为进油节流口和回油节流口。所述第一工作油口A与进油口P之间的节流口为进油节流口。所述第一工作油口A与回油口T之间的节流口为回油节流口。所述第二工作油口B通过阀块内部油道直接与进油口P相连。所述可变节流口可以有两种形式，一种形式是在阀套上开阀套窗口，阀套窗口形状为圆形窗口、矩形窗口或U型窗口。另一种形式是在滑阀阀芯上开凹槽，凹槽形状为圆形槽、矩形槽或U型槽。

所述滑阀阀芯的一端为驱动端，另一端为自由端。所述滑阀阀芯的驱动端与联轴器的一端通过键连接，滑阀阀芯相对于联轴器仅具有轴向滑动的自由度。所述联轴器的另一端与电机输出轴相固连，电机输出轴通过联轴器带动滑阀阀芯进行转动，电机输出轴转动角位移与滑阀阀芯转动角位移相同。所述电机通过螺栓固定在电机座上，电机可以是伺服电机也可以是步进电机。所述电机座通过螺栓固定在伺服阀块上。

所述滑阀阀芯的自由端与传动轴的一端通过螺纹相连接。所述传动轴与滑阀阀芯的自由端相连的一端为驱动端，另一端为自由端。所述传动轴穿过缸端盖中心开设的轴承座孔。所述传动轴采用过盈配合与轴承内圈相固连，并通过轴肩和轴承挡圈轴向定位。所述轴承的外圈与缸端盖的轴承座孔采用过渡配合，并通过轴承座孔台肩和轴承端盖轴向定位。所述轴承端盖通过螺栓固连在缸端盖外侧。所述传动轴只能转动不能轴向移动，传动轴的自由端与拉线传感器相连。

所述拉线传感器包含转轴、转盘、钢丝绳、转向滚轮和拉线弹簧。所述转轴的一端通过圆柱销与传动轴的自由端相固连，转轴的另一端与转盘通过过盈配合相固连，转轴与转盘只能同传动轴一起转动。所述转盘与钢丝绳的一端相固连，并且在转盘圆周上缠绕一定圈数的钢丝绳。所述钢丝绳的另一端通过转向滚轮改变方向，轴向穿过一级缸活塞，并固连在二级缸活塞上。所述拉线弹簧包括拉线弹簧外壳、拉线弹簧底座和发条弹簧。所述拉线弹簧外壳与拉线弹簧底座均开设有直径大于转轴直径的圆孔，同轴套装在转轴上，三者形成圆环状空腔，并通过螺栓固定在缸端盖内侧。所述发条弹簧置于圆环状空腔内，发条弹簧的外圈与拉线弹簧外壳采用机械嵌入式固连，发条弹簧的内圈与转轴也采用机械嵌入式固连。所述发条弹簧内外圈均被固定，只能同转轴一起转动。所述发条弹簧始终收紧，保持钢丝绳处于绷紧状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种二级伸缩式数字流体缸，在安装空间尺寸严格受限的情况下，满足长行程的工况要求，并且实现高精度的位置控制。

附图说明

图1是本发明的一种二级伸缩式数字流体缸的实施例一的主视图的剖视图；

图2是图1中C部放大图；

图3是图1中D部放大图；

图4是图1中E部放大图；

图5是本发明的一种二级伸缩式数字流体缸的实施例一非对称四边滑阀的示意图；

图6是本发明的一种二级伸缩式数字流体缸的实施例二非对称四边滑阀的示意图；

图7是本发明的一种二级伸缩式数字流体缸的实施例三非对称四边滑阀的示意图；

图8是本发明的一种二级伸缩式数字流体缸的实施例四非对称四边滑阀的示意图；

图9是本发明的一种二级伸缩式数字流体缸的实施例五的双边滑阀的剖视图；

图10是本发明的一种二级伸缩式数字流体缸的实施例五双边滑阀的示意图；

图11是本发明的一种二级伸缩式数字流体缸的实施例六双边滑阀的示意图；

图12是本发明的一种二级伸缩式数字流体缸的实施例七双边滑阀的示意图；

图13是本发明的一种二级伸缩式数字流体缸的实施例八双边滑阀的示意图；

图中，1-电机，2-电机座，3-四边滑阀阀块，4-传动轴，5-阀体连接件，6-缸端盖，7-一级缸缸筒，8-一级缸活塞，9-一级缸活塞杆，10-二级缸活塞，11-二级缸活塞杆，12-缸底盖，13-联轴器，14-键，15-阀端盖，16-四边滑阀阀芯，17-四边滑阀阀套，18-轴承端盖，19-轴承挡圈，20-轴承，21-圆柱销，22-拉线弹簧底座，23-发条弹簧，24-拉线弹簧外壳，25-转盘，26-钢丝绳，27-转向滚轮，28-转轴，29-双边滑阀阀块，30-双边滑阀阀套，31-双边滑阀阀芯，32-四边滑阀回油节流口1，33-四边滑阀进油节流口1，34-四边滑阀进油节流口2，35-四边滑阀回油节流口2，36-双边滑阀进油节流口，37-双边滑阀回油节流口，e-第一油口，f-第二油口，g-第三油口，h-第四油口，i-第五油口，A-第一工作油口，B-第二工作油口，P-进油口，T-回油口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合附图对本发明作出进一步详细叙述。

实施例一

如图1～5所示，一种二级伸缩式数字流体缸包括：一级缸缸筒7、一级缸活塞8、一级缸活塞杆9、缸底盖12、二级缸活塞10、二级缸活塞杆11、缸端盖6、阀体连接件5、四边滑阀阀块3、电机1、传动轴4及拉线传感器。所述一级缸缸筒7套装在一级缸活塞8上，一级缸活塞8套装在一级缸活塞杆9上。所述一级缸缸筒7与一级缸活塞8通过动密封配合，一级缸活塞8与一级缸活塞杆9通过螺纹相固连，一级缸活塞杆9与一级缸缸筒7的活塞杆伸出端通过动密封配合。所述一级缸活塞杆9的伸出端内部嵌套缸底盖12，并通过螺纹相相固连。所述一级缸活塞杆9套装在二级缸活塞10上，二级缸活塞10套装在二级缸活塞杆11上。所述一级缸活塞杆9与二级缸活塞10通过动密封配合，二级缸活塞10与二级活塞杆11通过螺纹相固连，二级缸活塞杆11与缸底盖12通过动密封配合。所述一级缸缸筒7的非活塞杆伸出端与缸端盖6、阀体连接件5通过螺栓依次相固连。

所述阀体连接件5另一端与四边滑阀阀块3通过螺栓相固连。所述四边滑阀阀块3外部包含进油口P、回油口T、第一工作油口A、第二工作油口B。所述第一工作油口A通过油管与一级缸缸筒7非活塞杆伸出端的第一油口e相连，第一工作油口A与一级缸无杆腔相连通，一级缸无杆腔通过一级缸活塞8上的第二油口f与二级缸无杆腔相接通。所述第二工作油口B通过油管与一级缸缸筒7活塞杆伸出端的第三油口g相连，工作油口B与一级缸有杆腔相连通。所述一级缸活塞杆9在靠近活塞端开有第四油口h，在靠近缸底盖12端内部开设有第五油口i和内部油道。所述一级缸有杆腔内第四油口h经过一级缸活塞杆9内部油道与二级缸有杆腔内第五油口i相连，二级缸有杆腔与一级缸有杆腔相连通。

所述四边滑阀阀块3内部包含四边滑阀阀套17，四边滑阀阀套17与四边滑阀阀块3内壁通过间隙密封配合。所述四边滑阀阀套17通过四边滑阀阀块3内部台肩和阀端盖15轴向定位，四边滑阀阀套17在轴向上不会发生移动。所述四边滑阀阀套17内同轴设置四边滑阀阀芯16，四边滑阀阀芯16与四边滑阀阀套17内部采用间隙密封配合，四边滑阀阀芯16可以轴向移动。

所述四边滑阀阀芯16轴向移动时，与四边滑阀阀套17组成4个可变节流口。所述4个可变节流口可分为进油节流口(33、34)和回油节流口(32、35)。所述进油节流口（33、34）布置在四边滑阀阀芯中部，进油节流口34连通进油口P与第一工作油口A，进油节流口33连通进油口P与第二工作油口B。所述回油节流口（32、35）布置在四边滑阀两端，回油节流口35连通回油口T与第一工作油A，回油节流口32连通回油口T与第二工作油口B。所述进油节流口（33、34）和回油节流口（32、35）按照工作状态可为两组。第一组为进油节流口34和回油节流口32，第二组为进油节流口33和回油节流口35。所述两组节流口，一组节流口打开时，另一组节流口关闭。打开的节流口通过改变开口面积大小控制一二级缸无杆腔和有杆腔的进出流量。因为二级缸为非对称缸，一二级缸无杆腔和有杆腔的进出流量的不相等，所以每组的进回油节流口的开口面积也应不同，四边滑阀形式为非对称四边滑阀。所述非对称四边滑阀的实现方式采用在阀套上开两组矩形窗口或U型窗口。

所述四边滑阀阀芯16的一端为驱动端，另一端为自由端。所述四边滑阀阀芯16的驱动端与联轴器13的一端通过键14连接，四边滑阀阀芯16相对于联轴器13仅具有轴向滑动的自由度。所述联轴器13的另一端与电机1输出轴相固连，电机1输出轴通过联轴器13带动四边滑阀阀芯16进行转动，电机1输出轴转动角位移与四边滑阀阀芯16转动角位移相同。所述电机1通过螺栓固定在电机座2上，电机1可以是伺服电机也可以是步进电机。所述电机座2通过螺栓固定在四边滑阀阀块3上。

所述四边滑阀阀芯16的自由端与传动轴4的一端通过螺纹相连接。所述传动轴4与四边滑阀阀芯16的自由端相连的一端为驱动端，另一端为自由端。所述传动轴4穿过缸端盖6中心开设的轴承座孔。所述传动轴4采用过盈配合与轴承20内圈相固连，并通过轴肩和轴承挡圈19轴向定位。所述轴承20的外圈与缸端盖6的轴承座孔采用过渡配合，并通过轴承座孔台肩和轴承端盖18轴向定位。所述轴承端盖18通过螺栓固连在缸端盖6外侧。所述传动轴4只能转动不能轴向移动，传动轴4的自由端与拉线传感器相连。

所述拉线传感器包含转轴28、转盘25、钢丝绳26、转向滚轮27和拉线弹簧。所述转轴28的一端通过圆柱销21与传动轴4的自由端相固连，转轴28的另一端与转盘25通过过盈配合相固连，转轴28与转盘25只能同传动轴4一起转动。所述转盘25与钢丝绳26的一端相固连，并且在转盘25圆周上缠绕一定圈数的钢丝绳26。所述钢丝绳26的另一端通过转向滚轮27改变方向，轴向穿过一级缸活塞8，并固连在二级缸活塞10上。所述拉线弹簧包括拉线弹簧外壳24、拉线弹簧底座22和发条弹簧23。所述拉线弹簧外壳24与拉线弹簧底座22均开设有直径大于转轴28直径的圆孔，并同轴套装在转轴28上。拉线弹簧外壳24、拉线弹簧底座22和转轴28形成圆环状空腔，通过螺栓固定在缸端盖6内侧。所述发条弹簧23同轴置于圆环状空腔内，发条弹簧23的外圈与拉线弹簧外壳24采用机械嵌入式固连，发条弹簧23的内圈与转轴28也采用机械嵌入式固连。所述发条弹簧23内外圈均被固定，只能同转轴28一起转动。所述发条弹簧23始终收紧，保持钢丝绳26处于绷紧状态。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：本发明是一种二级伸缩式数字流体缸。初始时，电机1的输出轴处于零位，四边滑阀阀芯16处于中位，一级缸活塞杆9与二级缸活塞杆11均处于缩回的极限状态。二级杆活塞杆11上存在负载，负载力沿轴线指向液压缸。

对电机1输入一个正向电信号，假设电机1的电机轴从零位顺时针旋转1度，通过联轴器13带动四边滑阀阀芯16也顺时针旋转1度。由于四边滑阀阀芯16的自由端与传动轴4的驱动端通过螺旋副相连，传动轴4不可轴向移动，故四边滑阀阀芯16在转动的同时发生轴向移动。假设四边滑阀阀芯16向电机1方向移动，四边滑阀的进油节流口34和回油节流口32打开。高压油液依次经过进油口P、第一工作油口A、油管及第一油口e，进入一级缸无杆腔，作用在一级缸活塞8上，并继续通过第二油口f进入二级缸无杆腔，作用在二级缸活塞10上。由于一级缸活塞8面积大于二级缸活塞10面积，所以一级缸克服负载的驱动压力低，一级缸活塞杆9先伸出。一级缸有杆腔内的油液依次经过第三油口g、油管、第二工作油口B及回油口T，流回油箱。一级活塞杆9伸出的同时，固连在二级缸活塞11上的钢丝绳26被拉长。钢丝绳26通过转向滚轮27调整方向带动转盘25顺时针旋转1度。转盘25通过过盈配合带动转轴28顺时针旋转1度，转轴28通过圆柱销21带动传动轴4也顺时针旋转1度。传动轴4通过螺旋副将转动转化为轴向运动传递给四边滑阀阀芯16。由于传动轴4的旋转角度和电机1的旋转角度大小相等方向相同，四边滑阀阀芯16产生反向等距的轴向移动，关闭节流口，一级缸活塞杆9停止伸出，伸出的一个步进过程结束。

继续给电机1输入正向的连续电信号，一级缸活塞杆9不断伸出。当一级缸活塞杆9与一级缸缸筒7的限位台肩接触时，一级缸活塞杆9停止伸出。一二级缸无杆腔内压力逐渐升高，在达到二级缸克服负载的驱动压力时，二级缸开始动作，推动二级缸活塞杆11伸出，二级缸有杆腔油液经第五油口i、一级活塞杆9内部油路、第四油口h、第三油口g、第二工作油口B及回油口T，流回油箱。拉线传感器和传动轴4以同样的方式，不断将一二级缸活塞伸出位移之和反馈给四边滑阀阀芯16，直至四边滑阀阀芯16回到中位，一二级活塞杆停止伸出，伸出的连续步进过程结束。

继续给对电机1输入一个反向电信号，电机1逆时针旋转1度，四边滑阀阀芯15向传动轴4方向移动，四边滑阀的进油节流口33和回油节流口35打开。高压油液依次经过进油口P、第二工作油口B、油管及第二油口g，进入一级缸有杆腔，并继续通过第四油口h、一级缸活塞杆9内部油路、第五油口i，进入二级缸有杆腔。液压缸输出力与负载力的方向均轴向指向液压缸，一二级活塞杆缩回。由于二级缸活塞10面积小于一级缸活塞8面积，二级缸无杆腔的压力大，油液先排出，二级缸活塞杆11先缩回。二级缸无杆腔内的油液依次经过第二油口f、第一油口e、油管、第一工作油口A及回油口T，流回油箱。在二级缸活塞杆11缩回过程中，发条弹簧23通过转轴28带动转盘25逆时针旋转1度回收钢丝绳26。同时，转轴28通过圆柱销21带动传动轴4转动，传动轴4也逆时针旋转1度。由于传动轴4的旋转角度和电机1的旋转角度大小相等方向相同，四边滑阀阀芯16产生反向等距的轴向移动，关闭节流口，二级缸活塞杆11停止缩回，缩回的一个步进过程结束。

继续给电机1持续输入反向电信号，二级缸活塞杆11不断缩回，直至二级缸活塞10与一级缸活塞8相接触，二级缸活塞杆11停止缩回。接着一级缸开始缩回，一级缸无杆腔油液经第一油口e、油管、第一工作油口A及回油口T，流回油箱。在缩回过程中，拉线传感器和传动轴4不断将一二级缸活塞缩回位移之和反馈给四边滑阀阀芯16，直至四边滑阀阀芯16回到中位，液压缸停止缩回，连续步进过程结束。

一二级活塞杆伸出和缩回时，都通过拉线传感器和传动轴4将位移信号反馈给四边滑阀阀芯16，使一二级活塞杆的位移量与电机1的转动角度成线性比例关系，电机1的转动角度越大，一二级活塞杆的位移量越大。

实施例二

结合图6，将实施例一中的非对称四边滑阀的实现方式替换为在阀套上开圆形窗口，即在四边滑阀阀套17上开两个大的圆形窗口和两个小的圆形窗口。大的圆形窗口与液压缸无杆腔相连通，小的圆形窗口与液压缸有杆腔相连通。

实施例三

结合图7，将实施例一中的非对称四边滑阀的实现方式替换为在四边滑阀阀芯16的台肩上开大小不等的矩形槽或者U形槽。当四边滑阀阀芯16处于中位时，四边滑阀阀芯16的台肩与四边滑阀阀套17上的窗口封闭。当四边滑阀阀芯16移动时，四边滑阀阀芯16台肩上矩形槽或者U形槽边缘与四边滑阀阀套17上的窗口连通，形成节流口。大的矩形槽或者U形槽与液压缸无杆腔相连通，小的矩形槽或者U形槽与液压缸有杆腔相连通。

实施例四

结合图8，将实施例一中的非对称四边滑阀的实现方式替换为在四边滑阀阀芯16的台肩上开大小不等的圆形槽。当四边滑阀阀芯16处于中位时，四边滑阀阀芯16的台肩与四边滑阀阀套17上的窗口封闭。当四边滑阀阀芯16移动时，阀芯16台肩上圆形边缘与四边滑阀阀套17上的窗口连通，形成节流口。大的圆形槽与液压缸无杆腔相连通，小的圆形与液压缸有杆腔相连通。

实施例五

结合图9和图10,将实施例一中的非对称四边滑阀替换为双边滑阀。所述双边滑阀包括双边滑阀阀块29、双边滑阀阀套30和双边滑阀阀芯31。所述双边滑阀阀块29外部开有第一工作油口A和第二工作油口B。所述第一工作油口A与液压缸无杆腔相连，第二工作油口B与液压缸有杆腔相连。所述双边滑阀阀块29内部开有油道，直接连通进油口P与第二工作油口B。所述双边滑阀阀套30嵌套在双边滑阀阀块29内部，双边滑阀阀套30与双边滑阀阀块29内壁通过间隙密封配合。所述双边滑阀阀套30通过双边滑阀阀块29内部台肩和阀端盖15轴向定位，双边滑阀阀套30在轴线上不会发生移动。所述双边滑阀阀套30内同轴设置双边滑阀阀芯31，双边滑阀阀芯31与双边滑阀阀套30内部采用间隙密封配合，双边滑阀阀芯31可以轴向移动。所述双边滑阀阀芯31轴向移动时，与双边滑阀阀套30组成2个可变节流口，分别为进油口P与第一工作油口A之间的进油节流口36和回油口T与第一工作油口A之间的回油节流口37。所述双边滑阀的节流口形式采用在阀套上开矩形窗口或U型窗口。

双边滑阀阀芯31向电机1方向移动时，进油节流口36打开，回油节流口关闭37。液压缸的有杆腔和无杆腔均通入高压油，液压缸和双边滑阀组成差动式连接，推动一级缸活塞杆9伸出，一级缸活塞杆9达到限位后，二级缸活塞杆11伸出。

双边滑阀阀芯31向传动轴4方向移动时，进油节流口36关闭，回油节流口37打开。液压缸无杆腔连通回油口T，有杆腔连通进油口P。在负载力和液压力的共同作用下，二级缸活塞杆11先缩回，二级缸活塞10和一级缸活塞8接触后，一级缸活塞杆9缩回。

一二级活塞杆伸出和缩回时，都通过拉线传感器和传动轴4将位移信号反馈给双边滑阀阀芯31，使一二级活塞杆的位移量与电机1的转动角度成线性比例关系，电机1的转动角度越大，一二级活塞杆的位移量越大。

实施例六

结合图11，将实施例五中的双边滑阀的节流口形式由在阀套上开矩形窗口替换为在阀套上开圆形窗口。

实施例七

结合图12，将实施例五中的双边滑阀的节流口形式由在阀套上开矩形窗口改为在阀芯上开矩形槽或U型槽。

实施例八

结合图13，将实施例五中的双边滑阀的节流口形式由阀套上开矩形窗口改为在阀芯上开圆形槽。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (8)

1.一种二级伸缩式数字流体缸，其特征在于：包括一级缸缸筒、一级缸活塞、一级缸活塞杆、二级缸活塞、二级缸活塞杆、缸底盖、缸端盖、阀体连接件、伺服阀块、电机、传动轴及拉线传感器；所述一级缸缸筒套装在一级缸活塞上，一级缸活塞套装在一级缸活塞杆上；所述一级缸缸筒与一级缸活塞通过动密封配合，一级缸活塞与一级缸活塞杆通过螺纹相固连，一级缸活塞杆与一级缸缸筒的活塞杆伸出端通过动密封配合；所述一级缸活塞杆的伸出端内部嵌套缸底盖，并通过螺纹相相固连；所述一级缸活塞杆套装在二级缸活塞上，二级缸活塞套装在二级缸活塞杆上；所述一级缸活塞杆与二级缸活塞通过动密封配合，二级缸活塞与二级活塞杆通过螺纹相固连，二级缸活塞杆与缸底盖通过动密封配合；所述一级缸缸筒的非活塞杆伸出端与缸端盖、阀体连接件通过螺栓依次相固连。

2.根据权利要求1所述的一种二级伸缩式数字流体缸，其特征在于：所述阀体连接件另一端与伺服阀块通过螺栓相固连；所述伺服阀块外部包含进油口P、回油口T、第一工作油口A、第二工作油口B；所述第一工作油口A通过油管与一级缸缸筒非活塞杆伸出端的第一油口e相连，第一工作油口A与一级缸无杆腔相连通，一级缸无杆腔通过一级缸活塞上的第二油口f与二级缸无杆腔相接通；所述第二工作油口B通过油管与一级缸缸筒活塞杆伸出端的第三油口g相连，工作油口B与一级缸有杆腔相连通；所述一级缸活塞杆在靠近活塞端开有第四油口h，在靠近缸底盖端内部开设有第五油口i和内部油道；所述一级缸有杆腔内第四油口h经过一级缸活塞杆内部油道与二级缸有杆腔内第五油口i相连，二级缸有杆腔与一级缸有杆腔相连通。

3.根据权利要求2所述的一种二级伸缩式数字流体缸，其特征在于所述伺服阀块内部包含阀套，阀套与阀体内壁通过间隙密封配合；所述阀套通过阀体内部台肩和阀端盖轴向定位，阀套在轴线上不会发生移动；所述阀套内同轴设置滑阀阀芯，滑阀阀芯与阀套内部采用间隙密封配合，滑阀阀芯可以轴向移动；所述滑阀阀芯可以为四边滑阀阀芯，也可以为双边滑阀阀芯。

4.根据权利要求3所述的一种二级伸缩式数字流体缸，其特征在于：所述滑阀阀芯采用四边滑阀阀芯；所述四边滑阀阀芯轴向移动时，与阀套组成4个可变节流口；所述4个可变节流口可分为进油节流口和回油节流口；所述进油节流口为2个布置在四边滑阀阀芯中部的可变节流口，分别连通进油口P与第一工作油口A、进油口P与第二工作油口B；所述回油节流口为2个布置在四边滑阀两端的可变节流口，分别连通回油口T与第一工作油A、回油口T与第二工作油口B；所述进油节流口和回油节流口按照工作状态可为两组；第一组为连通进油口P与第一工作油口A的进油节流口和连通回油口T与第二工作油口B的回油节流口；第二组为连通进油口P与第二工作油口B的进油节流口和连通回油口T与第一工作油口A的回油节流口；所述两组节流口，一组节流口打开时，另一组节流口关闭；打开的节流口通过改变开口面积大小控制一二级缸无杆腔和有杆腔的进出流量；因为二级缸为非对称缸，一二级缸无杆腔和有杆腔的进出流量的不相等，所以每组的进回油节流口的开口面积也应不同，四边滑阀的形式为非对称四边滑阀；所述非对称四边滑阀可以通过两种方式实现，一种实现方式是在阀套上开两组阀套窗口，阀套窗口形状可以是圆形窗口、矩形窗口或U型窗口；另一种实现方式是在滑阀阀芯上开两组凹槽，凹槽可以是圆形槽、矩形形槽或U型槽。

5.根据权利要求3所述的一种二级伸缩式数字流体缸，其特征在于：所述滑阀阀芯采用双边滑阀阀芯；所述双边滑阀阀芯轴向移动时，与阀套组成2个可变节流口；所述2个节流口可分为进油节流口和回油节流口；所述进油节流口连通进油口P与第一工作油口A；所述回油节流口连通回油口T与第一工作油口A；所述可变节流口可以有两种形式，一种形式是在阀套上开阀套窗口，阀套窗口形状为圆形窗口、矩形窗口或U型窗口；另一种形式是在滑阀阀芯上开凹槽，凹槽形状为圆形槽、矩形槽或U型槽；所述伺服阀块外部的第二工作油口B通过阀块内部油道直接与进油口P相连。

6.根据权利要求3所述的一种二级伸缩式数字流体缸，其特征在于：所述滑阀阀芯的一端为驱动端，另一端为自由端；所述滑阀阀芯的驱动端与联轴器的一端通过键连接，滑阀阀芯相对于联轴器仅具有轴向滑动的自由度；所述联轴器的另一端与电机输出轴相固连，电机输出轴通过联轴器带动滑阀阀芯进行转动，电机输出轴转动角位移与滑阀阀芯转动角位移相同；所述电机通过螺栓固定在电机座上，电机可以是伺服电机也可以是步进电机；所述电机座通过螺栓固定在伺服阀块上。

7.根据权利要求6所述的一种二级伸缩式数字流体缸，其特征在于：所述滑阀阀芯的自由端与传动轴的一端通过螺纹相连接；所述传动轴与滑阀阀芯的自由端相连的一端为驱动端，另一端为自由端；所述传动轴穿过缸端盖的中心，通过轴承与缸端盖相连；所述轴承的外圈采用过盈配合与缸端盖的轴承座固连，并通过轴承座台肩和轴承端盖轴向定位；所述轴承端盖通过螺栓固连在缸端盖外侧；所述轴承内圈采用过盈配合与传动轴相固连，并通过轴肩和轴承挡圈轴向定位；所述传动轴只能转动不能轴向移动；所述转动轴的自由端与拉线传感器相连。

8.根据权利要求7所述的一种二级伸缩式数字流体缸，其特征在于：所述拉线传感器包含转轴、转盘、钢丝绳、转向滚轮和拉线弹簧；所述转轴的一端通过圆柱销与传动轴的自由端相固连，转轴的另一端与转盘通过过盈配合相固连，转轴与转盘只能同传动轴一起转动；所述转盘与钢丝绳的一端相固连，并且在转盘圆周上缠绕一定圈数的钢丝绳；所述钢丝绳的另一端通过转向滚轮改变方向，轴向穿过一级缸活塞，并固连在二级缸活塞上；所述拉线弹簧包括拉线弹簧外壳、拉线弹簧底座和发条弹簧；所述拉线弹簧外壳与拉线弹簧底座均开设有直径大于转轴直径的圆孔，同轴套装在转轴上，三者形成圆环状空腔，并通过螺栓固定在缸端盖内侧；所述发条弹簧置于圆环状空腔内，发条弹簧的外圈与拉线弹簧外壳采用机械嵌入式固连，发条弹簧的内圈与转轴也采用机械嵌入式固连；所述发条弹簧内外圈均被固定，只能同转轴一起转动；所述发条弹簧始终收紧，保持钢丝绳处于绷紧状态。

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