掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

一种伺服电机驱动数字换向阀

文献发布时间:2023-06-19 15:46:15



技术领域

本发明涉及数字换向阀技术领域,具体涉及一种伺服电机驱动数字换向阀。

背景技术

目前,液压传动技术在实现高速、高效、低噪声、数字化、智能化等方面取得重大进展。液压系统由动力原件、执行元件、控制元件、辅助元件组成,而液压阀作为液压控制系统中的控制元件,控制着液压系统中的油液流通方向,调节液压系统流量大小和系统压力,改变液压执行元件的工作状态。液压阀按阀芯结构分为滑阀、锥阀、球阀。传统液压技术结合现代电子信息技术,将液压元件数字化,改变驱动方式提高液压控制元件性能,从而提高液压系统整体性能,结合数字化技术,使控制系统操作数字化,提高效率。由于阀芯结构问题,液压阀在实际工作中存在振动问题,阀内流场影响液压阀工作性能,存在气穴、阀芯卡滞、噪声、流量脉动等问题,液压阀性能也会对液压系统、执行元件工作造成不良影响,直接影响到执行元件的工作效率,减少了液压阀使用寿命。

发明内容

本发明目的是为了解决现有伺服电机驱动数字换向阀存在的振动、流量脉动、阀芯受力不均匀的问题,提出了一种伺服电机驱动数字换向阀。

本发明所述的一种伺服电机驱动数字换向阀,包括:绝对式编码器、伺服电机、限位块、阀体、阀芯、螺纹连接杆、螺套和伺服电机控制器;

绝对式编码器用于检测伺服电机输出轴的转动位移,并将检测的输出轴的转动位移信号发送至伺服电机控制器,所述伺服电机控制器用于根据输出轴的转动位移信号控制伺服电机转动位移;

螺套的一端套接在伺服电机的输出轴上,所述螺套随伺服电机的输出轴转动,螺套另一端内螺纹连接有螺纹连接杆,所述螺纹连接杆与阀芯的一端固定连接,所述阀芯、螺纹连接杆、螺套和伺服电机的输出轴均同轴;所述阀芯的另一端与限位块固定连接,所述限位块用于限定阀芯仅进行轴向移动;

所述阀芯上套接有阀体,所述阀体为O型中位机能三位四通型阀体,当阀芯在阀体中位时,O型中位机能三位四通型阀体的工作腔A、工作腔B、进油口P、回油口T互不相通,伺服电机转动带动螺套转动,所述螺套转动带动螺纹连接杆轴向向左或向右移动,所述螺纹连接杆移动带动阀芯轴向向左或向右移动;

当阀芯右移,O型中位机能三位四通型阀体的工作腔A和回油口T联通,工作腔B和进油口P联通,工作腔B工作;当阀芯左移,工作腔A和进油口P联通,工作腔B和回油口T联通,工作腔A工作。

进一步地,本发明中,阀芯的轴上设有左侧一台肩、左侧二台肩、右侧一台肩和右侧二台肩;所述左侧二台肩和右侧二台肩均沿周向开有多个节流槽,左侧二台肩上的节流槽和右侧二台肩上的节流槽一一相对设置,所述左侧一台肩与左侧二台肩之间的距离与右侧一台肩和右侧二台肩之间的距离相等,且所述左侧二台肩和右侧二台肩之间的距离与阀体上侧进出液口之间的距离相等。

进一步地,本发明中,节流槽为组合式节流槽,所述组合式节流槽为矩形槽和三角形槽连通构成,所述矩形槽沿左侧二台肩和右侧二台肩的台肩位置沿轴向开设,所述组合式节流槽的底面和顶面开口均为矩形,且底面面积小于顶面开口的面积,节流槽相对两壁为直角梯形。

进一步地,本发明中,还包括套筒,所述套筒套设在螺套的外侧,所述套筒的一端与伺服电机的壳体通过定位螺钉固定连接,套筒的另一端与阀体的一端固定连接。

进一步地,本发明中,还包括端盖和限位螺母,所述端盖为一侧开口的筒形结构,所述筒形结构内套接限位块,所述限位块的外侧壁开有矩形槽,限位螺母穿过端盖的侧壁插接在限位块的矩形槽内,所述矩形槽的长度方向与阀芯轴向相同,限位螺母可沿矩形槽长度方向移动。

进一步地,本发明中,还包括紧定螺钉,螺套通过紧定螺钉固定在伺服电机的输出轴上。

进一步地,本发明中,还包括密封圈,所述密封圈套接在螺纹连接杆和阀芯的连接处。

进一步地,本发明中,螺纹连接杆的另一端的断面开有圆形凹槽,阀芯插接在是所述圆形凹槽内,并通过销钉固定。

本发明所述伺服电机与绝对式编码器同轴安装,当上位机给出阀芯期望位移信号时伺服带电机转动,绝对式编码器反馈伺服电机实际位置同时记录电机位置零点,即实际阀芯位置,与阀芯期望位移做差,得到位置误差,由电机控制器根据位置环算法和位置误差控制电机转动,当上位机给出复位信号式,由于绝对式编码器记录零点位置可通过驱动器使阀芯回到初始位置。

所述伺服电机转动,通过紧定螺钉连接带动螺套转动,螺套与螺纹连接杆之间存在丝杠传动,螺套转动使螺纹连接杆发生轴向位移,带动阀芯发生位移,改变阀口开口度、阀芯位置,使油液从进油口流入,控制液压系统启停状态。

所述阀芯位置变化时,所述组合节流槽使阀内流场稳定,阀芯周向受力均匀、变形量小,所述限位块限制阀芯位移范围,同时能够减弱阀芯径向振动。

本发明主要用于换向阀,也可以用于具有类似结构的二位四通,三位三通、三位五通滑阀阀等。通过上述设计达到防止阀芯振动、使阀芯周向受力均匀,保证液压系统启停或工作运动的稳定性,防止阀芯卡滞,改善阀内流场,实现液压元件数字化控制,提高换向阀性能。

附图说明

图1是本发明所述一种伺服电机驱动数字换向阀的结构示意图;

图2是阀芯的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式所述一种伺服电机驱动数字换向阀,包括:绝对式编码器1、伺服电机2、限位块6、阀体9、阀芯10、螺纹连接杆12、螺套13和伺服电机控制器;

绝对式编码器1用于检测伺服电机2输出轴的转动位移,并将检测的输出轴的转动位移信号发送至伺服电机控制器,所述伺服电机控制器用于根据输出轴的转动位移信号控制伺服电机2转动位移;

螺套13的一端套接在伺服电机2的输出轴上,所述螺套13随伺服电机2的输出轴转动,螺套13另一端内螺纹连接有螺纹连接杆12,所述螺纹连接杆12与阀芯10的一端固定连接,所述阀芯10、螺纹连接杆12、螺套13和伺服电机2的输出轴均同轴;所述阀芯10的另一端与限位块6固定连接,所述限位块6用于限定阀芯10仅进行轴向移动;

所述阀芯10上套接有阀体9,所述阀体9为O型中位机能三位四通型阀体,当阀芯在阀体9中位时,O型中位机能三位四通型阀体的工作腔A、工作腔B、进油口P、回油口T互不相通,伺服电机2转动带动螺套13转动,所述螺套13转动带动螺纹连接杆12轴向向左或向右移动,所述螺纹连接杆12移动带动阀芯轴向向左或向右移动;

当阀芯右移,O型中位机能三位四通型阀体的工作腔A和回油口T联通,工作腔B和进油口P联通,工作腔B工作;当阀芯左移,工作腔A和进油口P联通,工作腔B和回油口T联通,工作腔A工作。

本实施方式所述伺服电机采用绝对式编码器进行反馈,伺服电机与绝对式编码器同轴安装,绝对式编码器能够记录电机零点,当上位机给出阀芯期望位移信号时伺服带电机转动,绝对式编码器反馈伺服电机实际位置同时记录电机位置零点,即实际阀芯位置,与阀芯期望位移做差,得到位置误差,由电机控制器根据位置环算法和位置误差控制电机转动,当上位机给出复位信号式,由于绝对式编码器记录零点位置可通过驱动器使阀芯回到初始位置。

本发明阀芯台肩上开有组合式节流槽,采用绝对式编码器进行反馈阀芯位置使阀芯能够返回零点,阀芯左端与螺纹连接杆连接,阀芯右端与限位块连接,限制阀芯开口度,通过组合式节流槽使阀芯受力均匀,改善阀内的流场,减小阀芯变形,避免出现卡滞,提高换向阀使用性能

进一步地,结合图2说明本实施方式,本实施方式中,阀芯10的轴上设有左侧一台肩101、左侧二台肩102、右侧一台肩104和右侧二台肩103;所述左侧二台肩102和右侧二台肩103均沿周向开有多个节流槽105,左侧二台肩102上的节流槽105和右侧二台肩103上的节流槽105一一相对设置,所述左侧一台肩101与左侧二台肩102之间的距离与右侧一台肩104和右侧二台肩103之间的距离相等,且所述左侧二台肩102和右侧二台肩103之间的距离与阀体9上侧进出液口之间的距离相等。

进一步地,本实施方式中,节流槽105为组合式节流槽,所述组合式节流槽为矩形槽和三角形槽连通构成,所述矩形槽沿左侧二台肩102和右侧二台肩103的台肩位置沿轴向开设,所述组合式节流槽的底面和顶面开口均为矩形,且底面面积小于顶面开口的面积,节流槽105相对两壁为直角梯形。

本实施方式的组合节流槽在阀芯台肩处,可进行入口节流。

进一步地,本实施方式中,还包括套筒3,所述套筒3套设在螺套13的外侧,所述套筒3的一端与伺服电机2的壳体通过定位螺钉14固定连接,套筒3的另一端与阀体9的一端固定连接。

进一步地,本实施方式中,还包括端盖8和限位螺母7,所述端盖8为一侧开口的筒形结构,所述筒形结构内套接限位块6,所述限位块6的外侧壁开有矩形槽,限位螺母7穿过端盖8的侧壁插接在限位块6的矩形槽内,所述矩形槽的长度方向与阀芯10轴向相同,限位螺母7可沿矩形槽长度方向移动。

本实施方式中所述所述阀芯左端与螺纹连接杆通过销钉连接,所述阀芯右端与限位块通过销钉连接。端盖带有螺纹孔安装定位螺母,通过定位螺母限制移动范围。

进一步地,本实施方式中,还包括紧定螺钉4,螺套13通过紧定螺钉4固定在伺服电机2的输出轴上。

进一步地,本实施方式中,还包括密封圈5,所述密封圈5套接在螺纹连接杆12和阀芯10的连接处。

进一步地,本实施方式中,螺纹连接杆12的另一端的断面开有圆形凹槽,阀芯10插接在是所述圆形凹槽内,并通过销钉11固定。

本发明中,所述阀芯与螺纹连接杆采用销钉连接,螺纹连接杆与螺套之间采用螺纹连接,螺纹为梯形螺纹,当所述伺服电机转动时,带动螺套转动,螺套与螺纹连接杆之间存在丝杠传动,使阀芯轴向位移,依据上位机输入信号控制阀芯开口度,通过控制阀芯开口度大小和阀芯移动方向控制液压系统流量、工作状况。

所述所伺服电机后安装绝对式编码器,所述伺服电机与螺套之间通过紧定螺钉连接,伺服电机与套筒之间采用定位螺钉连接,套筒与阀体之间安装有密封圈,防止液压油液泄漏。

所述阀芯与限位块通过销钉连接,限位块控制阀芯最大工作范围,同时提高阀芯在启停和运动的稳定性。

与目前液压阀技术相比,本发明所述电机驱动数字换向阀,提高换向阀工作性能,采用伺服电机作为电机械转换装置提高,采用限位块限制阀芯移动的同时提高阀芯在启停和运动的稳定性,改变阀芯结构,提出一种采用矩形槽与三角槽构成的组合式节流槽,使所受阀芯轴向力受力均匀,具有良好的缓冲能力,能够吸收冲击,减小阀芯轴向振动,改善换向阀的内流场分布,使阀芯周向所受压力分布均匀,减小阀芯径向振动,防止阀芯卡滞,抗污染能力强,响应快,控制精度高,复位精度=高,采用绝对式编码器使阀芯能够定位电机零点使阀芯在工作后通过驱动器使阀芯能回到初始位置,无需复杂的软件程序。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

相关技术
  • 一种小型数字化直流伺服电机驱动电路
  • 一种小型数字化直流伺服电机驱动电路
技术分类

06120114572580