[發明專利]一種交流伺服電機直驅式大通徑比例氣動閥

有效

• 申請號: 201210180537.1
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102720843A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 趙升噸;李靖祥;張琦;范淑琴
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F16K1/00
• 分類號: F16K1/00;F16K31/04;F16K31/50;F16K37/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明屬于氣壓傳動與控制技術領域，特別涉及一種交流伺服電機直驅式大通徑比例氣動閥。

背景技術

在工業領域中，氣壓傳動與控制因具備多方面的優點而被廣泛采用。而氣動裝置采用壓縮空氣作為動力驅動某零部件產生運動，比如氣動缸就是采用氣動閥控制氣體的流向、流量及壓力等，實現氣動活塞按照設定的規律進行運動。在大規格的氣動缸控制系統中，如機械壓力機用氣動離合器和制動器系統，二位三通截止閥被廣泛采用，而目前采用的二位三通截止閥幾乎均采用開關式電磁鐵進行驅動，即閥芯的運動位置僅在兩個極限狀態，也就是開、關兩種狀態進行切換，無法實現輸出流量及壓力的調節，且由于受連接管路、氣源和氣缸內壓力等因素的影響，換向過程的動態性能差異較大，滿足不了氣動缸柔性工作的要求。

而目前工業實際中的傳統電氣比例氣動閥往往采用專門設計的直流供電式比例電磁鐵實現閥輸出流量及壓力的調節，這種傳統比例閥造價高、動作靈敏性較低、抗壓縮空氣中油和水的污染能力差、抵抗機床使用中振動沖擊的性能較低，特別在大通徑的場合使用的這種傳統比例閥造價更高，可靠性差，且主要依賴國外進口。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種交流伺服電機直驅式大通徑比例氣動閥，能夠通過交流伺服電機驅動，精確控制閥芯的位置，從而實現對閥的輸出流量及壓力的調節，改善動態換向過程。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種交流伺服電機直驅式大通徑比例氣動閥，包括交流伺服電機1，交流伺服電機1固定在上端蓋18的上端面，上端蓋18與下端蓋11分別與閥體10固定連接，并通過密封圈密封，上端蓋18里面安裝有滾動軸承2和套筒3，套筒3的徑向和軸向各設有對稱的兩個孔，并通過從上端蓋18插入到徑向孔中的銷釘4固定，滾動軸承2的外圈通過上端蓋18和套筒3定位，內圈通過安裝在滾珠絲桿5上的彈簧擋圈20和滾珠絲桿5的軸肩定位，交流伺服電機1的輸出軸與滾珠絲桿5連接，驅動絲杠螺母6上下往復運動，絲杠螺母6套在滾珠絲桿5螺紋上，上閥芯7與絲杠螺母6連接，套管8和下閥芯9套在上閥芯7下端的桿上，下閥芯9與上閥芯7下端的桿過盈配合連接，并在上閥芯7下端的桿端頭用螺母12鎖緊，當交流伺服電機1驅動絲杠螺母6和閥芯向下運動時，上閥芯7與閥體10形成接觸密封，下閥芯9與閥體10分開，氣缸連接口與氣源進氣口連通，與排氣口封閉；當交流伺服電機1驅動絲杠螺母6和閥芯向上運動時，上閥芯7與閥體10分開，下閥芯9與閥體10形成接觸密封，氣缸連接口與氣源進氣口封閉，與排氣口連通。

所述的上閥芯7上設有兩個導向孔，并通過固定在套筒3軸向孔上的導向銷17導向，限制閥芯僅在軸向往復運動，上閥芯7分別與閥體10和上端蓋18通過第一密封圈14和第二密封圈16形成滑動密封配合，該密封形成的空腔通過閥體10和上端蓋18上設置的先導氣孔13與閥體10上的氣源進氣口連通，上端蓋18上的先導氣孔13外側通過堵絲15封閉，閥體10和上端蓋18的先導氣孔13連接處通過密封圈密封。

所述的滾珠絲桿5的上端開有軸孔和鍵槽，采用間隙配合直接通過鍵19與交流伺服電機1的輸出軸連接，僅傳遞扭矩而不承載軸向力。

所述的交流伺服電機1通過編碼器反饋其輸出軸和滾珠絲桿5的角位移信號，進而得到絲杠螺母6與閥芯的直線位移量，從而對閥芯位置和運動速度進行閉環的可調節控制。

本發明的技術方案本質是利用交流伺服電機驅動滾珠絲桿，帶動絲桿螺母和閥芯進行直線運動，從而實現閥芯位置和運動速度的精確控制并達到調節輸出流量和壓力以及換向的目的。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：利用滾珠絲杠副由交流伺服電機直接驅動閥芯直線運動，傳動效率高；能夠調節閥的輸出流量和壓力，易于檢測出閥芯的實時位置，構建電控伺服系統，實現閉環控制，改善閥的動態性能。

附圖說明

附圖是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。