[发明专利]电液步进缸

说明书

本发明涉及电液位置及速度伺服系统中的一种数字控制元件----滑阀伺服、平面连杆机构反馈式电液步进缸。

电液位置及速度伺服系统中应用的现有电液步进缸，由步进电机和液压力放大器组成。液压力放大器是一个直接位置反馈式液压伺服机构，按其结构可分为两种形式：第一种形式由控制阀、活塞缸和螺杆----反馈螺母组成，属滑阀伺服、螺杆----螺母反馈式；第二种形式由螺纹阀芯和活塞缸组成，其活塞上有控制油口，属螺纹伺服、活塞(亦可视为阀体)反馈式。瑞士SIG公司的LV系列电液步进缸、日本东京计器公司的电液步进缸以及北京钢铁设计研究总院研制的电液步进缸等，均属于第一种形式。联邦德国力士乐公司的电液步进缸和中国专利“步进式电液转换器”(专利号ZL92220614.7)等属于第二种形式。第一种形式因受步进电机启、制动频率及螺杆导程的限制，其启、制动速度较低，难以在要求快速启、制动的场合下使用；第二种形式则要求螺纹阀芯的加工精度高，制造成本较大。此外，现有电液步进缸的液压伺服机构的反馈系数为1(直接位置反馈)，受控制阀制造精度及静态耗油量指标要求的限制，难以得到更高的控制精度。

参考文献：

a.“液压工程手册”    雷天觉主编

机械工业出版社   1990年4月 科技新书目：210-002

ISBN7-111-01724-2/TH.294第1308页至1311页；

b.“步进式电液转换器”中国专利专利号ZL92220614.7

授权公告号CN2150376Y

本发明的目的是提供一种启动制动速度较快或精度较高、加工容易、成本低廉的电液步进缸----滑阀伺服、平面连杆机构反馈式电液步进缸。

本发明由步进电机、伺服滑阀和液压缸组成，步进电机固定在液压缸的缸体上，液压缸由伺服滑阀控制，其特征是：设置有平面连杆机构，平面连杆机构与步进电机、液压缸的活塞及伺服滑阀的阀芯连接，把由步进电机输入的指令信号和由液压缸的活塞输入的反馈信号进行合成，并将合成后的信号传送给伺服滑阀的阀芯。

本发明中的平面连杆机构有两种构成型式：普通式和位似式。

普通式平面连杆机构由反馈连杆、摇杆、机架、中间连杆、信号合成连杆和输出连杆组成，反馈连杆与液压缸的活塞、摇杆的一端及中间连杆的一端连接；摇杆的另一端与机架联接；机架固定在液压缸的缸体上；中间连杆的另一端、输出连杆的一端及步进电机与信号合成连杆联接；输出连杆的另一端与伺服滑阀的阀芯联接。

普通式平面连杆机构与步进电机的联接方式可以是螺杆螺母副，也可以是凸轮滚子副。一般情况下采用螺杆螺母副(滑动型或滚动型)，螺杆固连在步进电机的轴上，螺母绞接在该平面连杆机构的信号合成连杆上；特殊情况下，如为获得特定曲线的输入输出特性时，采用凸轮滚子副，凸轮固联在步进电机的轴上，滚子空套在该平面连杆机构的信号合成连杆的相应轴上。

采用普通式平面连杆机构时，本发明的信号传递途径是：

指令信号：步进脉冲→步进电机转动并带动螺杆(或凸轮)转动→螺母(或滚子)产生位移→信号合成连杆以它与中间连杆的回转副中心为支点摇动，并带动输出连杆产生位移→伺服滑阀阀芯移动，控制液压缸的活塞产生位移。

反馈信号：液压缸活塞位移→反馈连杆、摇杆组件以其与机架的回转副中心为支点摇动→中间连杆产生位移→信号合成连杆以它与螺母绞接处(或滚子轴)为支点摇动，并带动输出连杆产生位移→伺服滑阀阀芯在恢复方向上移动。

位似式平面连杆机由反馈连杆、摇杆、机架、信号合成连杆和辅助连杆组成，反馈连杆与液压缸的活塞联接；信号合成连杆与步进电机及伺服滑阀的阀芯联接；机架固定在液压缸的缸体上；反馈连杆、摇杆、机架、信号合成连杆和辅助连杆以机架的回转副为相似中心按缩放尺的几何位似关系联接，把液压缸活塞的直线位移成比例地变换为信号合成连杆与步进电机及伺服滑阀阀芯联接回转副的直线位移。

位似式平面连杆机构与步进电机及伺服滑阀的阀芯采用螺杆螺母副(滑动型或滚动型)联接；螺杆经齿轮或轴向可移式联轴器与步进电机的軕联接，并与伺服滑阀的阀芯固联成共轴线的整体；螺母绞接在该平面连杆机构的信号合成连杆上。

采用位似式平面连杆机构时，本发明的信号传递途径是：

指令信号：步进脉冲→步进电机转动并带动螺杆转动→由于螺母未动，致使螺杆产生轴向移动并带动伺服滑阀的阀芯移动，控制液压缸的活塞产生位移。