[發明專利]一種非對稱四邊滑閥式數字流體缸

在審

• 申請號: 201910445063.0
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110206781A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 齊潘國;吳建中;郝鵬華;趙玥騫;劉政齊;趙琦
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: F15B15/14
• 分類號: F15B15/14;F15B13/044
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發明公開了一種非對稱四邊滑閥式數字流體缸，包括缸體、活塞桿、活塞、滾珠絲杠、缸底、反饋傳動機構、伺服閥、電機、前缸蓋、后缸蓋及鉸耳座，上述結構為裝置的主體組成結構，通過結構的安裝配合實現功能，所述伺服閥包括閥體、閥芯、前閥蓋、后閥蓋、閥套及反饋軸；本發明的非對稱四邊滑閥式數字流體缸，將閥體背于流體缸上面，縮短了數字液壓缸在軸向上的尺寸，使得在空間受限的情況下亦能適用，同時采用非對稱四邊滑閥，解決了對稱閥控非對稱流體缸在兩個運動方向上的控制特性不對稱，換向時壓力突變的缺點，提高了數字流體缸的運行控制精度。

技術領域

本發明屬于數字流體缸技術領域，特別是涉及一種非對稱四邊滑閥式數字流體缸。

背景技術

流體缸是一種通過把流體(液體或氣體)的壓力能轉換為機械能來實現直線往復運動的終端執行元件。傳統的流體缸必須與流體控制閥(方向閥、壓力閥、流量閥、伺服閥等)相結合才能實現位置控制、速度控制、方向控制等實用功能，其主要缺點是系統結構復雜、價格高、使用維護不方便、對技術人員要求較高，而且也不能直接實現數字計算機控制。

數字流體缸是一種集能量轉換功能和控制功能于一體的直線執行元件，它克服傳統流體缸存在的不足，在中低頻率范圍內，無論從實用功能上還是控制性能上，都優于傳統流體缸。

現有數字流體缸可分為雙邊滑閥式及四邊滑閥式兩種。雙邊滑閥式數字流體缸只有兩個連動的可變節流口，加工容易、成本低及安裝空間小，但剛度差、頻響低及驅動力小，只能用于輕載、精度較低的場合。而四邊滑閥式數字流體缸有四個可變節流口，存在三個高等級定位精度的配合關系，加工難度大、成本高，而且閥體軸向尺寸大，需要的安裝空間大。但剛度好、頻響高及驅動力大。

現有四邊滑閥式數字流體缸的四個可變節流口形狀及開口面積大小都是相同，即為對稱式結構，缸的一腔為無桿腔，有效作用面積為活塞面積，缸的另一腔為有桿腔，有效面積為活塞面積減去活塞桿的截面積，兩腔有效面積不相等，流量大小不同，而節流口開口面積相同，造成缸在兩個運動方向上的控制特性不對稱，尤其在換向時，兩腔壓力突變，產生振動，影響缸的控制精度。

此外，現有數字流體缸的滑閥均布置在缸的軸線上，絲杠的轉動可以直接反饋到閥芯，這種方式結構簡單、傳動間隙小，但軸向的安裝空間較大，無法應用在某些安裝空間受到限制的場合。

綜上所述，現有對稱四邊滑閥式數字流體缸，不但控制特性不對稱、存在壓力突變、控制精度低，而且軸向尺寸大。在某些負載較大，安裝空間嚴格受限，而且要求較高的運行控制精度的場合，現有對稱四邊滑閥式數字流體缸無法滿足這種要求。

發明內容

針對上述技術存在的問題，本發明提供一種非對稱四邊滑閥式數字流體缸，非對稱四邊滑閥平行安裝于缸體外側，在負載較大，安裝空間嚴格受限情況下，也能夠實現高精度的運行控制。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種非對稱四邊滑閥式數字流體缸，包括缸體、活塞桿、活塞、滾珠絲杠、缸底、反饋傳動機構、伺服閥、電機、前缸蓋、后缸蓋及鉸耳座，所述伺服閥包括閥體、閥芯、前閥蓋、后閥蓋、閥套及反饋軸，其特征在于：所述前缸蓋中心設有通孔，且通孔直徑稍大于活塞桿直徑，前端蓋與活塞桿密封滑動配合，前缸蓋與缸體通過螺栓固連，活塞桿內端與活塞通過螺紋相固連，活塞桿與活塞之間設有密封件，活塞直徑稍小于缸體內徑，活塞與缸體密封滑動配合，活塞桿外端是耳軸結構，活塞桿內端固裝有滾珠絲杠螺母，滾珠絲杠螺母內螺裝滾珠絲杠，活塞桿體內設有滾珠絲杠讓位孔，滾珠絲杠與活塞桿相平行。

所述滾珠絲杠一端為自由端，內置于活塞桿的滾珠絲杠讓位孔中，滾珠絲杠另一端為驅動端，經由密封軸套以及軸承穿過缸底，并通過鍵連接及螺母與反饋傳動機構輸入端固連，缸底與缸體通過螺栓固連。

所述反饋傳動機構安裝在缸底外側，并由后缸蓋把反饋傳動機構封裝起來，缸蓋另一側裝有鉸耳座，后缸蓋及鉸耳座由螺栓固連在缸體上。