[發(fā)明專利]一種機(jī)械反饋式單桿對稱數(shù)字流體缸

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• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108331799A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊潘國;李英俊;姜守嶺;趙琦;王慧
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: F15B15/14
• 分類號: F15B15/14;F15B15/20
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種機(jī)械反饋式單桿對稱數(shù)字流體缸，包括外缸筒、活塞缸筒、內(nèi)缸筒、閥體、法蘭座、缸蓋及轉(zhuǎn)接法蘭；在閥體上固裝有步進(jìn)電機(jī)，其電機(jī)軸上固裝有轉(zhuǎn)接套管，閥體的閥芯一端插裝在轉(zhuǎn)接套管內(nèi)，閥芯與轉(zhuǎn)接套管的插接段為間隙配合，閥芯上固裝有導(dǎo)向鍵，轉(zhuǎn)接套管內(nèi)管壁上開設(shè)有導(dǎo)向鍵槽，閥芯相對于轉(zhuǎn)接套管僅具有直線滑動(dòng)自由度；活塞缸筒上固裝有絲母，絲母內(nèi)穿裝有滾珠絲杠，在活塞缸筒的筒體內(nèi)開設(shè)有滾珠絲杠讓位孔，滾珠絲杠與活塞缸筒相平行；滾珠絲杠的自由端位于滾珠絲杠讓位孔內(nèi)，滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)端密封穿過法蘭座并通過轉(zhuǎn)接軸與閥芯相連，在轉(zhuǎn)接軸與閥芯之間安裝有消隙螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)向與步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸的轉(zhuǎn)向始終相反。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字流體缸技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)械反饋式單桿對稱數(shù)字流體缸。

背景技術(shù)

流體缸是一種通過把流體(液體或氣體)的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能來實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的終端執(zhí)行元件。傳統(tǒng)流體缸必須與流體控制閥(方向閥、壓力閥、流量閥、伺服閥等)相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)位置控制、速度控制或方向控制等實(shí)用功能，但缺點(diǎn)也非常明顯，不但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高、使用維護(hù)不方便及對技術(shù)人員要求較高，而且不能直接實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)下的數(shù)字控制。

為了解決傳統(tǒng)流體缸存在的不足，各類數(shù)字流體缸被相繼研發(fā)，數(shù)字流體缸是一種集能量轉(zhuǎn)換功能和控制功能于一體的直線執(zhí)行元件，在中低頻率范圍內(nèi)，無論從實(shí)用功能上還是控制性能上，都優(yōu)于傳統(tǒng)流體缸。

目前，在工程機(jī)械及大型并聯(lián)機(jī)器人等領(lǐng)域內(nèi)，數(shù)字流體缸已經(jīng)成功應(yīng)用，而現(xiàn)有的數(shù)字流體缸主要采用機(jī)械反饋式控制，并且分為單桿非對稱數(shù)字流體缸和雙桿對稱數(shù)字流體缸。

對于雙桿對稱數(shù)字流體缸來說，由于兩個(gè)控制腔的面積相同，其控制特性較好，但主問題是軸向尺寸太大，在某些場合將無法應(yīng)用。

對于單桿非對稱數(shù)字流體缸來說，其與雙桿對稱數(shù)字流體缸相比，則具有工作空間小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用也更為廣泛。單桿非對稱數(shù)字流體缸主要采用對稱閥和非對稱閥兩種控制方式，當(dāng)采用結(jié)構(gòu)簡單的對稱閥來控制時(shí)，則在使用性能上存在明顯缺點(diǎn)，由于兩個(gè)控制腔的有效作用面積不等，在進(jìn)行正反兩向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不但動(dòng)態(tài)特性不對稱，而且在換向時(shí)兩個(gè)控制腔的壓力也會(huì)產(chǎn)生突變，從而無法實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)控制。當(dāng)采用非對稱閥來控制時(shí)，將存在加工困難和成本高的問題。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種機(jī)械反饋式單桿對稱數(shù)字流體缸，其在軸向空間尺寸受限制的情況下也可以滿足應(yīng)用需要，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)控制。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種機(jī)械反饋式單桿對稱數(shù)字流體缸，其在軸向空間尺寸受限制的情況下也可以滿足應(yīng)用需要，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)控制。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種機(jī)械反饋式單桿對稱數(shù)字流體缸，包括外缸筒、活塞缸筒、內(nèi)缸筒、閥體、第一鉸耳座、第二鉸耳座、第一法蘭座、第二法蘭座、前缸蓋、后缸蓋及轉(zhuǎn)接法蘭；所述外缸筒套裝在活塞缸筒上，活塞缸筒套裝在內(nèi)缸筒上；所述第一法蘭座套裝在活塞缸筒上且與外缸筒一端筒口相固連，所述前缸蓋套裝在活塞缸筒上且與第一法蘭座相固連，在第一法蘭座與活塞缸筒之間安裝有密封導(dǎo)向套；所述后缸蓋與外缸筒另一端筒口相固連，所述第二法蘭座與后缸蓋相固連，第二法蘭座與閥體之間通過轉(zhuǎn)接法蘭相固連；所述第一鉸耳座固裝在活塞缸筒外端，活塞缸筒內(nèi)端與外缸筒密封滑動(dòng)配合；所述第二鉸耳座固裝在閥體上；所述內(nèi)缸筒一端安裝有活塞，內(nèi)缸筒通過活塞與活塞缸筒密封滑動(dòng)配合；所述內(nèi)缸筒另一端密封穿過第二法蘭座，并通過轉(zhuǎn)接法蘭上的流體過渡通道與閥體內(nèi)的第一流體通道密封連通；與所述第一流體通道相連通的活塞缸筒內(nèi)腔設(shè)為活塞缸筒伸出驅(qū)動(dòng)腔，活塞缸筒外表面與外缸筒內(nèi)表面之間構(gòu)成環(huán)向封閉腔室，該環(huán)向封閉腔室設(shè)為活塞缸筒回縮驅(qū)動(dòng)腔；所述活塞缸筒回縮驅(qū)動(dòng)腔通過導(dǎo)管與閥體內(nèi)的第二流體通道密封連通；與所述第一流體通道相隔離的活塞缸筒內(nèi)腔通過外缸筒上的透氣孔與大氣相連通。