本發(fā)明涉及液壓缸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)驅(qū)直接反饋式數(shù)字?jǐn)[動(dòng)液壓缸。

背景技術(shù)：

工業(yè)應(yīng)用中，常需要得到大轉(zhuǎn)矩往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。目前常用的方式是采用傳動(dòng)裝置將直線油缸的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也有應(yīng)用葉片式液壓擺動(dòng)油缸的。葉片式液壓擺動(dòng)油缸包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸；定子和轉(zhuǎn)子間形成油腔，液壓油作用在轉(zhuǎn)子上形成轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過控制油壓方向形成轉(zhuǎn)子的往復(fù)擺動(dòng)。由于可直接將油壓轉(zhuǎn)換成擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，無需額外的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而具有結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械效率高、轉(zhuǎn)矩輸出平穩(wěn)、操控性好等優(yōu)點(diǎn)，此外還可避免直線油缸外露部分易將灰塵帶入液壓系統(tǒng)的問題，可廣泛應(yīng)用于艦用雷達(dá)天線穩(wěn)定平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)，聲納上換能器基陣的擺動(dòng)，魚雷發(fā)射架的啟閉，大型火炮的輸彈機(jī)，各種冶金機(jī)械，石化機(jī)械，汽車和冰箱的自動(dòng)生產(chǎn)線，機(jī)器人，以及飛機(jī)機(jī)翼舵機(jī)和船舶操舵機(jī)構(gòu)等。

所謂數(shù)字化擺動(dòng)液壓缸是將轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行數(shù)字化，其旋轉(zhuǎn)量可通過轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，可以直接通過控制器完成采集，同時(shí)也為微機(jī)提供轉(zhuǎn)軸的數(shù)字化旋轉(zhuǎn)量。

數(shù)字化擺動(dòng)液壓缸所能提供的信號(hào)為數(shù)字化的旋轉(zhuǎn)量，并且該信號(hào)可由微機(jī)或上位機(jī)通過通信接口直接采集。數(shù)字化擺動(dòng)液壓缸的可實(shí)現(xiàn)機(jī)理很多，一般可采用外驅(qū)動(dòng)式的采集方法和內(nèi)驅(qū)動(dòng)式的采集方法。但是，往往為了實(shí)現(xiàn)高精度的采集控制導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗擾動(dòng)能力差，控制可靠性相應(yīng)較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種內(nèi)驅(qū)直接反饋式數(shù)字?jǐn)[動(dòng)液壓缸，解決現(xiàn)有技術(shù)中擺動(dòng)液壓油缸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗擾動(dòng)能力差，可靠性低的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種內(nèi)驅(qū)直接反饋式數(shù)字?jǐn)[動(dòng)液壓缸，包括：plc可編程控制器、伺服電機(jī)、絲桿螺母副、三位四通閥、錐形齒輪組、編碼器以及單葉片擺動(dòng)液壓缸；

所述錐形齒輪組包括：第一錐形齒輪、第二錐形齒輪以及第三錐形齒輪；所述第一錐形齒輪和所述第三錐形齒輪分別與所述第二錐形齒輪嚙合，所述第一錐形齒輪和所述第三錐形齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢相反；

所述伺服電機(jī)通過所述絲桿螺母副與所述三位四通閥的閥芯的一端相連，所述閥芯的另一端通過所述第一錐形齒輪相連；控制所述閥芯軸向位移；

所述單葉片擺動(dòng)液壓缸的轉(zhuǎn)軸與所述第三錐形齒輪相連；

所述編碼器與所述第二錐形齒輪相連；

所述三位四通閥的油口分別對應(yīng)連接所述單葉片擺動(dòng)液壓缸的油口，控制其擺動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述伺服電機(jī)通過花鍵與所述絲桿螺母副相連。

進(jìn)一步地，所述單葉片擺動(dòng)液壓缸的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器連接所述第三錐形齒輪的轉(zhuǎn)軸。

本申請實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本申請實(shí)施例中提供的內(nèi)驅(qū)直接反饋式數(shù)字?jǐn)[動(dòng)液壓缸，通過伺服電機(jī)以及絲桿螺母副拉動(dòng)三位四通閥的閥芯，開啟油口，通過輸油通路向單葉片擺動(dòng)液壓缸，驅(qū)動(dòng)液壓缸擺動(dòng)；并通過轉(zhuǎn)軸輸出扭矩，依次驅(qū)動(dòng)所述第三錐形齒輪、所述第二錐形齒輪、所述第一錐形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出反向扭矩，從而拉動(dòng)閥芯復(fù)位，逐漸縮小油口直至封閉。從而實(shí)現(xiàn)基于機(jī)械反饋過程的直接反饋式閉環(huán)控制。過程中，通過編碼器實(shí)時(shí)采集第二錐形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)信息，從而獲取絲桿螺母副旋轉(zhuǎn)的角度及擺動(dòng)液壓缸的擺角，此信號(hào)傳給以plc可編程控制器為核心的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行位移和速度要求，對伺服電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)高精度的控制操作。同時(shí)，與直接反饋式閉環(huán)控制配合進(jìn)一步提升控制精度和和可靠性。也基于此，能夠大幅簡化反饋控制結(jié)構(gòu)，避免由多個(gè)液壓元器件所組成的復(fù)雜液壓系統(tǒng)導(dǎo)致的抗擾動(dòng)能力差的缺陷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的內(nèi)驅(qū)直接反饋式數(shù)字?jǐn)[動(dòng)液壓缸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的內(nèi)驅(qū)直接反饋式數(shù)字?jǐn)[動(dòng)液壓缸對滑閥閉環(huán)控制的原理圖。

具體實(shí)施方式

本申請實(shí)施例通過提供一種內(nèi)驅(qū)直接反饋式數(shù)字?jǐn)[動(dòng)液壓缸，解決現(xiàn)有技術(shù)中擺動(dòng)液壓油缸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗擾動(dòng)能力差，可靠性低的技術(shù)問題。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實(shí)施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本申請實(shí)施例以及實(shí)施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

參見圖1，一種內(nèi)驅(qū)直接反饋式數(shù)字?jǐn)[動(dòng)液壓缸，包括：plc可編程控制器、伺服電機(jī)1、絲桿螺母副3、三位四通閥5、錐形齒輪組、編碼器10以及單葉片擺動(dòng)液壓缸9。

所述錐形齒輪組包括：第一錐形齒輪6、第二錐形齒輪7以及第三錐形齒輪8；所述第一錐形齒輪6和所述第三錐形齒輪8分別與所述第二錐形齒輪7嚙合，所述第一錐形齒輪6和所述第三錐形齒輪8的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢相反。

所述伺服電機(jī)1通過所述絲桿螺母副3與所述三位四通閥5的閥芯4的一端相連，所述閥芯4的另一端通過所述第一錐形齒輪6相連；控制所述閥芯4軸向位移。

所述單葉片擺動(dòng)液壓缸9的轉(zhuǎn)軸14與所述第三錐形齒輪8相連；

所述編碼器10與所述第二錐形齒輪7相連；

所述三位四通閥5的油口分別對應(yīng)連接所述單葉片擺動(dòng)液壓缸9的油口，控制其擺動(dòng)。

所述伺服電機(jī)1通過花鍵2與所述絲桿螺母副3相連。

所述單葉片擺動(dòng)液壓缸9的轉(zhuǎn)軸14通過聯(lián)軸器11連接所述第三錐形齒輪8的轉(zhuǎn)軸。

一般而言，在所述三位四通閥5上設(shè)置一支架，用于固定錐形齒輪組；具體而言，第二錐形齒輪7通過設(shè)置在支架上的第一滾珠軸承13固定，第三錐形齒輪8通過設(shè)置在支架上的第二滾珠軸承12固定。

參見圖2，伺服電機(jī)l接到電信號(hào)，其輸出軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定的角度，旋轉(zhuǎn)扭矩通過花鍵2、絲桿螺母副3傳給閥芯4；因錐形齒輪組的右端通過聯(lián)軸器11與單葉片擺動(dòng)液壓缸9相連，驅(qū)動(dòng)單葉片擺動(dòng)液壓缸9旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力比驅(qū)動(dòng)系桿螺母副3旋轉(zhuǎn)的力大得多，因此在旋轉(zhuǎn)作用下絲桿螺母副3帶動(dòng)閥芯4發(fā)生軸向的移動(dòng)。

本實(shí)施例采用負(fù)開口三位四通閥控流，控流存在一定的死區(qū)，開始的幾個(gè)脈沖產(chǎn)生的一小段位移并不能將p口處的高壓油和a口或b口接通。死區(qū)過后，伺服電機(jī)再旋轉(zhuǎn)一定角度，在旋轉(zhuǎn)作用下閥芯4又發(fā)生一定的軸向的位移。如果閥芯4向左移動(dòng)，p口和b口連通，a口和t口連通。p口處的高壓油，通過b口和c口流入油缸的下腔。下腔增壓，驅(qū)動(dòng)液壓缸的轉(zhuǎn)軸14逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，液壓缸的轉(zhuǎn)軸14通過聯(lián)軸器帶動(dòng)錐形齒輪組旋轉(zhuǎn)，上腔的油經(jīng)過a口、t口流回油箱。錐形齒輪組逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)閥芯4和閥芯5左端的螺母(位置相對固定)發(fā)生與步進(jìn)電機(jī)旋向相反的旋轉(zhuǎn)，在絲桿螺母副3的作用下帶動(dòng)閥芯4向右運(yùn)動(dòng)，閥口關(guān)閉，一個(gè)步進(jìn)過程結(jié)束。

絲桿螺母副3旋轉(zhuǎn)的角度被錐形齒輪組上的編碼器10檢測到，此旋轉(zhuǎn)角度和單葉片擺動(dòng)液壓缸9的擺角相對應(yīng)，此信號(hào)傳給以plc可編程控制器為核心的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行位移和速度要求，對伺服電機(jī)1進(jìn)行閉環(huán)控制。本實(shí)施例涉及的液壓缸在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)不斷關(guān)閉閥口，形成一個(gè)伺服控制系統(tǒng)。

本申請實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本申請實(shí)施例中提供的內(nèi)驅(qū)直接反饋式數(shù)字?jǐn)[動(dòng)液壓缸，通過伺服電機(jī)以及絲桿螺母副拉動(dòng)三位四通閥的閥芯，開啟油口，通過輸油通路向單葉片擺動(dòng)液壓缸，驅(qū)動(dòng)液壓缸擺動(dòng)；并通過轉(zhuǎn)軸輸出扭矩，依次驅(qū)動(dòng)所述第三錐形齒輪、所述第二錐形齒輪、所述第一錐形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出反向扭矩，從而拉動(dòng)閥芯復(fù)位，逐漸縮小油口直至封閉。從而實(shí)現(xiàn)基于機(jī)械反饋過程的直接反饋式閉環(huán)控制。過程中，通過編碼器實(shí)時(shí)采集第二錐形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)信息，從而獲取絲桿螺母副旋轉(zhuǎn)的角度及擺動(dòng)液壓缸的擺角，此信號(hào)傳給以plc可編程控制器為核心的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行位移和速度要求，對伺服電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)高精度的控制操作。同時(shí)，與直接反饋式閉環(huán)控制配合進(jìn)一步提升控制精度和和可靠性。也基于此，能夠大幅簡化反饋控制結(jié)構(gòu)，避免由多個(gè)液壓元器件所組成的復(fù)雜液壓系統(tǒng)導(dǎo)致的抗擾動(dòng)能力差的缺陷。

最后所應(yīng)說明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。