本發(fā)明屬于流體動力源的機械步進控制技術領，具體涉及自動換向式雙向步進活塞。

背景技術：

在液壓、氣壓為動力的情況下，機構步進移動是一個十分常見的現(xiàn)象。傳統(tǒng)多采用齒輪機構來完成步進功能，但是存在一些問題。例如：結構復雜、加工要求高、成本高、體積大、不易保護、容易壞、輸出力相對很小、步進精度受很多因素限制、耗能高等。本發(fā)明正是為了解決這些問題而提出的，有很大的實用空間。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明用自動換向式雙向步進活塞來代替齒輪機構，完成步進移動功能，擬解決齒輪機構存在的結構復雜、加工要求高、成本高、體積大、出力小、不易保護、容易壞等技術問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：自動換向式雙向步進活塞主要由步進活塞缸、環(huán)形活塞和步進活塞軸組成；環(huán)形活塞套設于步進活塞缸內部且在步進活塞缸中部移動，步進活塞軸貫穿步進活塞缸和環(huán)形活塞且在步進活塞缸、環(huán)形活塞內移動；步進活塞缸上設有回程氣口和進程氣口，步進活塞缸和環(huán)形活塞上均設有止退銷，止退銷后面設置有彈簧；步進活塞軸沿周向均勻設置四條單向止退滑槽，鄰排的單向止退滑槽反向設置，弧形滑槽設置在單向止退滑槽分布范圍的兩端，弧形滑槽底部設有止退臺階。

采用上述技術方案，運行時由回程氣口和進程氣口單向交換送氣和排氣，運行原理如下：

單向步進移動過程是：回程氣口進氣，進程氣口排氣，環(huán)形活塞帶動步進活塞軸正向移動一個步進量，步進活塞缸上兩端止退銷滑移退出單向止退滑槽，進入下一個單向止退滑槽，完成一次步進；當進程氣口開始進氣，回程氣口排氣，環(huán)形活塞反向移動一個步進量，其上止退銷滑移退出單向止退滑槽，步進活塞缸上兩端止退銷置于止退滑槽內，防止步進活塞軸反向移動，為環(huán)形活塞第二次向正向動提供移動空間。重復以上過程，實現(xiàn)單向步進移動。

步進移動轉向方法是：當步進活塞軸移動至單向止退滑槽端部時，步進活塞缸上兩端止退銷進入弧形滑槽，迫使步進活塞軸旋轉；環(huán)形活塞對應的單向止退滑槽變?yōu)榭蓹M移單向止退槽，容許步進活塞軸旋轉；弧形滑槽上，按步進量設置有止退臺階，防止反轉和倒退。按上述步驟可實現(xiàn)步進活塞軸旋轉90°的目的。步進活塞軸旋轉90°后，其上兩側的反向單向止退滑槽移動至步進活塞缸上、下部位，進入止退銷控制范圍。原來的正向單向止退滑槽轉向兩側而失效。這時，正向移動結束，反向移動開始。反向步進移動原理與正向步進移動相同，反向移動轉換為正向移動也是同樣原理。

進一步，所述步進活塞軸上的單向止退滑槽一邊為90°左右的止退面，另一面是可以滑動的斜面。

進一步，所述止退銷為柱狀結構且可在單向止退滑槽中滑動。

進一步，所述弧形滑槽是單向止退滑槽沿圓弧轉動形成的，止退銷在弧形滑槽中滑動時引起步進活塞軸轉動。

本技術方案中的自動換向式雙向步進活塞有結構簡單、體積小、推力大、步進控制準確、自動反向移動、成本低、技術難度不高、穩(wěn)定性和耐久性佳、可實施性好等優(yōu)點，也可視為步進千斤頂，在機械控制領域有很大的應用空間，容易得到推廣。通過變化步進活塞缸連接部位步進調節(jié)環(huán)的寬度，可改變環(huán)形活塞的移動距離，進而改變步進量，這時需更換對應的步進活塞軸。

附圖說明

圖1本發(fā)明自動換向式雙向步進活塞結構示意圖。

圖中：1、步進活塞軸；2、步進活塞缸；3、環(huán)形活塞；4、止退銷；5、彈簧；6、回程氣口；7、進程氣口；8、單向止退滑槽；9、弧形滑槽；10、止退臺階；11、可橫移單向止退滑槽；12、步進量；13、步進調節(jié)環(huán)。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

如圖1所示：自動換向式雙向步進活塞主要由步進活塞缸2、環(huán)形活塞3和步進活塞軸1組成；環(huán)形活塞3套設于步進活塞缸2內部且在步進活塞2缸中部移動，步進活塞軸1貫穿步進活塞缸2和環(huán)形活塞3且在步進活塞缸2、環(huán)形活塞3內移動；步進活塞缸2上設有回程氣口6和進程氣口7，步進活塞缸2和環(huán)形活塞3上均設有止退銷4，止退銷4后面設置有彈簧5；步進活塞軸1沿周向均勻設置四條單向止退滑槽8，鄰排的單向止退滑槽8反向設置，弧形滑槽9設置在單向止退滑槽8分布范圍的兩端，弧形滑槽9底部設有止退臺階10。所述步進活塞軸1上的單向止退滑槽8一邊為90°左右的止退面，另一面是可以滑動的斜面。所述止退銷4為柱狀結構且可在單向止退滑槽8中滑動。所述弧形滑槽9是單向止退滑槽8沿圓弧轉動形成的，止退銷4在弧形滑槽9中滑動時引起步進活塞軸1轉動。

采用上述技術方案，運行時由回程氣口6和進程氣口7單向交換送氣和排氣，運行原理如下：

單向步進移動過程是：回程氣口6進氣，進程氣口7排氣，環(huán)形活塞3帶動步進活塞軸1正向移動一個步進量，步進活塞缸2上兩端止退銷4滑移退出單向止退滑槽8，進入下一個單向止退滑槽8，完成一次步進；當進程氣口7開始進氣，回程氣口6排氣，環(huán)形活塞3反向移動一個步進量，其上止退銷4滑移退出單向止退滑槽8，步進活塞缸2上兩端止退銷4置于單向止退滑槽8內，防止步進活塞軸1反向移動，為環(huán)形活塞3第二次向正向動提供移動空間。重復以上過程，實現(xiàn)單向步進移動。

步進移動轉向方法是：當步進活塞軸1移動至單向止退滑槽8端部時，步進活塞缸2上兩端止退銷進入弧形滑槽9，迫使步進活塞軸1旋轉；環(huán)形活塞3對應的單向止退滑槽8變?yōu)榭蓹M移單向止退槽11，容許步進活塞軸1旋轉；弧形滑槽9上，按步進量設置有止退臺階10，防止反轉和倒退。按上述步驟可實現(xiàn)步進活塞軸1旋轉90°的目的。步進活塞軸1旋轉90°后，其上兩側的反向的單向止退滑槽8移動至步進活塞缸2上、下部位，進入止退銷4控制范圍。原來的正向單向止退滑槽8轉向兩側而失效。這時，正向移動結束，反向移動開始。反向步進移動原理與正向步進移動相同，反向移動轉換為正向移動也是同樣原理。通過變化步進活塞缸2連接部位步進調節(jié)環(huán)13的寬度，可改變環(huán)形活塞3的移動距離，進而改變步進量12，這時需更換對應的步進活塞軸1。

本技術方案中的自動換向式雙向步進活塞有結構簡單、體積小、推力大、步進控制準確、自動反向移動、成本低、技術難度不高、穩(wěn)定性和耐久性佳、可實施性好等優(yōu)點，也可視為步進千斤頂，在機械控制領域有很大的應用空間，容易得到推廣。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發(fā)明結構的前提下，還可以做出若干變形和改進，也應該視為本發(fā)明的保護范圍，這些都不會影響本發(fā)明實施的效果和專利的實用性。