專利名稱：多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電液隨動(dòng)系統(tǒng)中一類數(shù)字控制元件-多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥。
電液隨動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用的現(xiàn)有數(shù)字控制元件，多采用由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向流量控制閥(采用轉(zhuǎn)閥或滑閥)而組成的數(shù)字式電液伺服閥。如中國(guó)發(fā)明專利“一種數(shù)字式伺服轉(zhuǎn)閥”(專利號(hào)86107688.5)和中國(guó)實(shí)用新型專利“一種簡(jiǎn)易型數(shù)字式伺服閥”(專利號(hào)86208732.5)，均采用了由一只受指令信號(hào)脈沖控制的主電機(jī)和一只受系統(tǒng)反饋信號(hào)脈沖控制的反饋電機(jī)協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)方向流量控制閥的形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制作用。這種數(shù)字式伺服閥在某些條件下使用尚有不足之處a)主電機(jī)及反饋電機(jī)均按開環(huán)控制方式工作，如不附加另外的反饋環(huán)節(jié)或其它校正環(huán)節(jié)，難以保證電液隨動(dòng)系統(tǒng)的隨動(dòng)性能;b)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋，要借助反饋電機(jī)的作用來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)控制系統(tǒng)斷電時(shí)這種反饋?zhàn)饔弥袛?，將使液壓系統(tǒng)失控;c)僅有一只由指令信號(hào)脈沖控制的主電機(jī)，不能直接實(shí)現(xiàn)備用控制作用。
本發(fā)明的目的是提供一類在不附加另外環(huán)節(jié)的情況下，能保證電液隨動(dòng)系統(tǒng)的隨動(dòng)性能、斷電后能確保液壓系統(tǒng)不發(fā)生失控故障、可以直接實(shí)現(xiàn)備用控制作用的多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥(所說的電液隨動(dòng)系統(tǒng)，是指輸入為電氣指令信號(hào)X、輸出為液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械位移Y的電液位置伺服系統(tǒng))。
本發(fā)明分兩種形式多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥和多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥(其中的方向流量控制閥可用轉(zhuǎn)閥也可用滑閥)。
多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥由步進(jìn)電機(jī)、位——電變換器和轉(zhuǎn)閥組成，其中轉(zhuǎn)閥由閥芯、轉(zhuǎn)動(dòng)閥套和閥體組成，閥芯由步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)或減速驅(qū)動(dòng)，其特征在于位——電變換器與閥芯連接，把閥芯的角位移變?yōu)殡娦盘?hào)，位——電變換器可采用角位移變換器；轉(zhuǎn)動(dòng)閥套上有接受由轉(zhuǎn)閥控制的液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械反饋信號(hào)的構(gòu)件和構(gòu)造，它可以是與轉(zhuǎn)動(dòng)閥套同心的環(huán)形反饋鋼絲繩槽和恢復(fù)鋼絲繩槽，也可以是齒輪、齒條付；步進(jìn)電機(jī)與轉(zhuǎn)閥之間設(shè)置有斷電后把閥芯及步進(jìn)電機(jī)鎖定的斷電制動(dòng)器。
多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)控制閥由步進(jìn)電機(jī)、位——電變換器和方向流量控制閥組成，其特征在于在步進(jìn)電機(jī)與方向流量控制閥之間設(shè)置有指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)，它的輸出端與方向流量控制閥的閥芯直接(或間接)連接，它的兩個(gè)輸入端一個(gè)作為指令信號(hào)輸入端，由步進(jìn)電機(jī)直接(或間接)驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)作為反饋信號(hào)輸入端，其上有接受由方向流量控制閥控制的液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械反饋信號(hào)的構(gòu)件，該構(gòu)件可以是外圓柱面上有與其轉(zhuǎn)軸同心的環(huán)形反饋鋼絲繩槽和恢復(fù)鋼絲繩槽的鋼絲輪，也可以是齒輪、齒條付；指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)可以采用消間隙行星周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可以采用消間隙錐輪周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu)；位——電變換器與指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)的指令信號(hào)輸入端連接，把指令信號(hào)輸入端的角位移變?yōu)殡娦盘?hào)，位-電變換器可以采用角位移變換器;
在步進(jìn)電機(jī)與指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)之間設(shè)置指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)，它的輸出端與指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)的指令信號(hào)輸入端連接，它的兩個(gè)輸入端一個(gè)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)由備用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)或減速驅(qū)動(dòng);指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)可以采用消間隙行星周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可以采用消間隙錐輪周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu);
設(shè)置斷電后把步進(jìn)電機(jī)鎖定的斷電制動(dòng)器。
與已有技術(shù)相比，多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥設(shè)置有位-電變換器和轉(zhuǎn)動(dòng)閥套有接受由轉(zhuǎn)閥控制的液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械反饋信號(hào)的構(gòu)件或構(gòu)造，應(yīng)用本發(fā)明可構(gòu)成按(電-機(jī)隨動(dòng)閉環(huán)控制)+(機(jī)-液隨動(dòng)閉環(huán)控制)模式工作的電液隨動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，電-機(jī)隨動(dòng)和機(jī)-液隨動(dòng)均為閉環(huán)控制，在不附加其他任何環(huán)節(jié)的情況下能保證隨動(dòng)系統(tǒng)的隨動(dòng)性能;機(jī)-液隨動(dòng)系統(tǒng)完全由機(jī)械、液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，當(dāng)系統(tǒng)斷電后，由斷電制動(dòng)器把閥芯鎖定，從而保證液壓系統(tǒng)不發(fā)生失控故障。該多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單。
與已有技術(shù)相比，多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥具有位-電變換器和接受由方向流量控制閥控制的液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械反饋信號(hào)的構(gòu)件，應(yīng)用本發(fā)明可構(gòu)成按(電-機(jī)隨動(dòng)閉環(huán)控制)+(機(jī)-液隨動(dòng)閉環(huán)控制)模式工作的電液隨動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，電-機(jī)隨動(dòng)和機(jī)-液隨動(dòng)均為閉環(huán)控制，在不附加其他任何環(huán)節(jié)的情況下能保證隨動(dòng)系統(tǒng)的隨動(dòng)性能;機(jī)-液隨動(dòng)系統(tǒng)完全由機(jī)械、液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，當(dāng)系統(tǒng)斷電后，由斷電制動(dòng)器把步進(jìn)電機(jī)鎖定，從而保證液壓系統(tǒng)不發(fā)生失控故障;由于設(shè)置了備用電機(jī)和指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)，可以直接實(shí)現(xiàn)備用控制作用，主控步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)，備用電機(jī)不起作用，防止了錯(cuò)誤操作備用電機(jī)時(shí)造成不良影響，主控步進(jìn)電機(jī)退出工作時(shí)，備用作用隨之投入，并且無任何擾動(dòng)。


圖1是多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥及其應(yīng)用系統(tǒng)框圖;
圖2是圖1中轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥實(shí)施方案一及其應(yīng)用系統(tǒng)框圖;
圖4是圖3中指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)的示意圖;
圖5是圖3中方向流量控制閥的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6是多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥實(shí)施方案二及其應(yīng)用系統(tǒng)框圖;
圖7是圖6中指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)的示意圖。
圖1和圖2描述了多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥及其應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。它由步進(jìn)電機(jī)(2)、位-電變換器(3)、轉(zhuǎn)閥(4)和斷電制動(dòng)器(6)組成(即圖1中虛線框內(nèi)的部分);其中轉(zhuǎn)閥(4)由閥芯(7)、轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)和閥體(9)組成。
本實(shí)施例的特征是a)設(shè)置有與閥芯(7)連接的位-電變換器(3)。它把由步進(jìn)電機(jī)(2)直接驅(qū)動(dòng)或減速驅(qū)動(dòng)的閥芯(7)的角位移變?yōu)殡娦盘?hào)，以負(fù)反饋的方式反饋給控制步進(jìn)電機(jī)(2)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1)，借以構(gòu)成電-機(jī)〔輸入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1)的“電”氣指令信號(hào)X-閥芯(7)的“機(jī)”械角位移〕隨動(dòng)的控制閉環(huán)。b)轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)的外圓柱面上有用以接受機(jī)械驅(qū)動(dòng)的與其同軸心的環(huán)形反饋鋼絲繩槽(16)和恢復(fù)鋼絲繩槽(18)。反饋鋼絲繩(19)的一端固定在轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)上并在反饋鋼絲繩槽(16)內(nèi)纏繞，另一端由受轉(zhuǎn)閥(4)輸出的液壓信號(hào)控制的液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)的輸出部件拉動(dòng);恢復(fù)鋼絲繩(17)的一端固定在轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)上并在恢復(fù)鋼絲繩槽(18)內(nèi)纏繞，另一端懸掛有重錘(26);恢復(fù)鋼絲繩(17)與反饋鋼絲繩(19)的繞向相反。重錘(26)把恢復(fù)鋼絲繩(17)及反饋鋼絲繩(19)拉緊，使轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)在閥體(9)內(nèi)的角位移與液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)輸出的機(jī)械位移相對(duì)應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋。通過閥芯(7)和轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)對(duì)轉(zhuǎn)閥(4)輸出液壓信號(hào)的聯(lián)合控制作用，實(shí)現(xiàn)機(jī)-液〔閥芯(7)的“機(jī)”械角位移-“液”壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)輸出的機(jī)械位移〕隨動(dòng)的閉環(huán)控制。c)設(shè)置有斷電后把閥芯(7)鎖定于斷電瞬間所處狀態(tài)的斷電制動(dòng)器(6)。以保證即使在系統(tǒng)斷電后，機(jī)-液隨動(dòng)控制閉環(huán)不發(fā)生失控故障。
本實(shí)施例中的方向流量控制閥采用三通轉(zhuǎn)閥中的一種，其閥芯(7)作為指令構(gòu)件，由步進(jìn)電機(jī)(2)直接驅(qū)動(dòng)或減速驅(qū)動(dòng);其轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)作為反饋構(gòu)件，由反饋鋼絲繩(19)和恢復(fù)鋼絲繩(17)驅(qū)動(dòng)。與本實(shí)施例密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)還有與回油相通的回油口(11)、回油槽(10)、轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)上的弧形條孔(24)、閥芯(7)上帶軸向延伸段的環(huán)形回油腔(23);與壓力油相通的壓力油口(15)、壓力油槽(14)、轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)上的壓力油孔(21)、閥芯(7)上帶軸向延伸段的壓力油腔(20);與液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)相通的控制油口(13)、控制油槽(12)、轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)上的控制閥口(22);閥體(9)內(nèi)的凸肩把回油槽(10)、控制油槽(12)和壓力油槽(14)相互隔開;閥芯(7)上的凸肩把回油腔(23)與壓力油腔(20)隔開，并與控制閥口(22)形成正遮蓋;由閥芯(7)與轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)的相對(duì)角位移控制轉(zhuǎn)閥(4)輸出的液壓信號(hào)。
當(dāng)系統(tǒng)處于靜止平衡狀態(tài)時(shí)，控制閥口(22)被閥芯(7)的中段凸肩完全遮蓋，閥口開度為零。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)(2)在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1)的作用下工作時(shí)，使閥芯(7)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)的動(dòng)作具有滯后，使轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)的轉(zhuǎn)動(dòng)滯后，于是閥口由零逐漸開大，轉(zhuǎn)閥(4)輸出油壓信號(hào)，使液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)動(dòng)作，產(chǎn)生位移輸出Y，該位移輸出同時(shí)通過反饋鋼絲繩(19)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)依閥芯(7)同向轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)(2)在動(dòng)作結(jié)束后處于通電停止的鎖定狀態(tài)，把閥芯(7)鎖住不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)在液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)的機(jī)械負(fù)反饋的作用下使閥口逐漸關(guān)小，直至閥口開度為零時(shí)達(dá)到新的靜止平衡狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)機(jī)-液隨動(dòng)閉環(huán)控制的作用，即液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)隨閥芯(7)的動(dòng)作而動(dòng)作，隨閥芯(7)的停止而停止。
裝在閥芯(7)上、可在轉(zhuǎn)動(dòng)閥套(8)上的弧形條孔(24)內(nèi)擺動(dòng)的銷釘(25)，用以限制閥體和閥套間的相對(duì)角位移，且只允許閥套(8)在閥體(9)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，無軸向滑動(dòng)。
當(dāng)系統(tǒng)斷電后，閥芯(7)被斷電制動(dòng)器(6)鎖定于斷電瞬間所處的位置不動(dòng)，液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)因而處于相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)而不發(fā)生失控故障。
由于電-機(jī)隨動(dòng)閉環(huán)控制的作用，使閥芯(7)的角位移始終與輸入給系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1)的電氣指令信號(hào)X相對(duì)應(yīng)，即使在系統(tǒng)剛通電、步進(jìn)電機(jī)偶然失步等情況出現(xiàn)過后，也會(huì)迅速恢復(fù)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系。從根本上保證了電-液隨動(dòng)系統(tǒng)的隨動(dòng)性能和工作可靠性。
圖3-圖5描述了多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥及其應(yīng)用系統(tǒng)的第一個(gè)實(shí)施例。它用指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(27)和方向流量控制閥(28)代替多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥中的轉(zhuǎn)閥(4)。指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(27)采用行星周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu)，方向流量控制閥(28)采用閥套(36)固定于閥體(9)內(nèi)的三通轉(zhuǎn)閥。
采用行星周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu)作指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(27)，其中心齒輪(34)的軸(29)上套有可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形鋼絲繩輪(30)，鋼絲繩輪(30)的外圓柱面上有與其轉(zhuǎn)軸同軸心的環(huán)形反饋鋼絲繩槽(16)和恢復(fù)鋼絲繩槽(18)，鋼絲繩輪(30)的右端面上固定有套裝著行星齒輪(33)的周轉(zhuǎn)軸(31)。軸(29)作為指令信號(hào)輸入端，由步進(jìn)電機(jī)(2)直接驅(qū)動(dòng)或減速驅(qū)動(dòng)，并與位-電變換器(3)連接。鋼絲繩輪(30)作為反饋信號(hào)輸入端，由分別在反饋鋼絲繩槽(16)和恢復(fù)鋼絲繩槽(18)內(nèi)按相反方向纏繞并將一端固定在鋼絲繩輪(30)上的反饋鋼絲繩(19)和恢復(fù)鋼絲繩(17)驅(qū)動(dòng);反饋鋼絲繩(19)的另一端由受方向流量控制閥(28)輸出的液壓信號(hào)控制的液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)的輸出部件拉動(dòng);恢復(fù)鋼絲繩(17)的另一端懸掛有重錘(26)，把恢復(fù)鋼絲繩(17)及反饋鋼絲繩(19)拉緊，使鋼絲繩輪(30)的角位移與液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)輸出的機(jī)械位移相對(duì)應(yīng)。液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)輸出的機(jī)械位移信號(hào)，以負(fù)反饋形式，送至鋼絲繩輪。內(nèi)齒輪(32)的軸(35)作為指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(27)的輸出端，與方向流量控制閥(28)的閥芯(7)連接。通過軸(29)和鋼絲繩輪(30)對(duì)軸(35)的聯(lián)合控制作用，實(shí)現(xiàn)由步進(jìn)電機(jī)(2)送來的指令信號(hào)與由反饋鋼絲繩(19)送來的液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)的反饋信號(hào)的合成，再通過由軸(35)驅(qū)動(dòng)的閥芯(7)對(duì)方向流量控制閥(28)輸出液壓信號(hào)的控制作用，去控制液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)，以構(gòu)成機(jī)-液隨動(dòng)的控制閉環(huán)。
與軸(29)連接的位-電變換器(3)，把由步進(jìn)電機(jī)(2)驅(qū)動(dòng)的軸(29)的角位移變?yōu)殡娦盘?hào)，以負(fù)反饋的形式送給控制步進(jìn)電機(jī)(2)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1)，以構(gòu)成電-機(jī)隨動(dòng)的控制閉環(huán)。
設(shè)置有斷電后把軸(29)鎖定于斷電瞬間所處狀態(tài)的斷電制動(dòng)器(6)。以保證即使在系統(tǒng)斷電后，機(jī)-液隨動(dòng)控制閉環(huán)不發(fā)生失控故障。
本實(shí)施例與多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥的工作過程基本相同。下面僅簡(jiǎn)述本實(shí)施例中機(jī)-液隨動(dòng)閉環(huán)的控制過程。
當(dāng)軸(29)由步進(jìn)電機(jī)(2)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生角位移時(shí)，通過軸(35)使閥芯(7)轉(zhuǎn)動(dòng)，方向流量控制閥(28)輸出液壓信號(hào)，使液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)動(dòng)作，產(chǎn)生位移輸出，同時(shí)經(jīng)反饋鋼絲繩(19)驅(qū)動(dòng)鋼絲繩輪(30)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軸(35)使閥芯(7)向中間平衡位置恢復(fù)，達(dá)到靜態(tài)平衡時(shí)液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)輸出的機(jī)械位移與軸(29)的角位移相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)-液隨動(dòng)的閉環(huán)控制。
圖6和圖7描述了多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥及其應(yīng)用系統(tǒng)的第二個(gè)實(shí)施例。它是在多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥第一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上增設(shè)指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(37)及由控制電路(39)控制的備用電機(jī)(38)而構(gòu)成的。指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(37)采用行星周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)(2)與指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(27)之間;其中心齒輪(47)的軸(39)上套有可轉(zhuǎn)動(dòng)的、與軸(40)上的齒輪(41)相嚙合的齒輪(48)，在齒輪(48)的右端面上同軸心地裝有行星周轉(zhuǎn)輪系的內(nèi)齒輪(42)，套有行星輪(44)的周轉(zhuǎn)軸(43)裝在轉(zhuǎn)臂(45)上，轉(zhuǎn)臂(45)安裝在與軸(39)同軸心線的輸出軸(46)上。軸(39)作為主控指令信號(hào)輸入端，由步進(jìn)電機(jī)(2)驅(qū)動(dòng);軸(40)作為備用控制指令信號(hào)輸入端，由備用電機(jī)(38)直接驅(qū)動(dòng)或減速驅(qū)動(dòng);軸(46)作為指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)輸出端，驅(qū)動(dòng)指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(27)的軸(29)。
由于位-電變換器(3)反映著指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(37)的輸出角位移，所以步進(jìn)電機(jī)(2)工作時(shí)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1)、步進(jìn)電機(jī)(2)、指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(37)和位-電變換器(3)構(gòu)成的電-機(jī)隨動(dòng)控制閉環(huán)將自動(dòng)抵消備用電機(jī)(38)的作用，使備用電機(jī)(38)的動(dòng)作不反映到指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(37)的輸出端;而當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1)斷電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)(2)被斷電制動(dòng)器(6)鎖定，備用電機(jī)(38)的動(dòng)作即可傳遞到指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(37)的輸出端。即本發(fā)明的備用控制作用是在作為主控電機(jī)的步進(jìn)電機(jī)(2)停止工作時(shí)隨之投入的，并且備用作用投入時(shí)對(duì)系統(tǒng)無任何擾動(dòng)。備用電機(jī)可以采用任何類型的電動(dòng)機(jī)。
位-電變換器采用普通的角位移變換器或數(shù)字式角位移傳感器。
為了保證電液隨動(dòng)系統(tǒng)的控制精度，本發(fā)明中的所有傳動(dòng)和減速機(jī)構(gòu)，均采取消間隙措施，如指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(27)及指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(37)均采用消間隙行星周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu)等;同時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加與液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)全行程相對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)(2)的步數(shù)。
當(dāng)方向流量控制閥(28)采用滑閥時(shí)，需要在指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(27)與方向流量控制閥(28)之間設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)-直線運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)，將指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)(27)輸出的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)轵?qū)動(dòng)滑閥閥芯的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，或采用輸出為直線運(yùn)動(dòng)的指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)，如絲杠、螺母付形式的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明中的方向流量控制閥可以設(shè)計(jì)成四通或五通閥的形式，并應(yīng)按常規(guī)考慮密封和導(dǎo)引泄漏油的措施。閥體內(nèi)的回油槽、壓力油槽和控制油槽也可開在閥套的外圓柱面上。
產(chǎn)生恢復(fù)力的重錘，也可用彈簧或小油缸等代替。
權(quán)利要求
1.一種多功能步式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥，由步進(jìn)電機(jī)[1]、位--電變換器[3]和轉(zhuǎn)閥[4]組成，轉(zhuǎn)閥[4]由閥芯[7]、轉(zhuǎn)動(dòng)閥套[8]和閥體[9]組成，閥芯[7]由步進(jìn)電機(jī)[2]直接驅(qū)動(dòng)或間接驅(qū)動(dòng)，其特征在于位--電變換器[3]與閥芯[7]連接，把閥芯[7]的角位移變?yōu)殡娦盘?hào)；轉(zhuǎn)動(dòng)閥套[8]上有接受由轉(zhuǎn)閥[4]控制的液壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械反饋信號(hào)的構(gòu)件或構(gòu)造。
2.按權(quán)利要求1所述的多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥，其特征在于位-電變換器〔3〕采用角位移變換器。
3.按權(quán)利要求1所述的多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥，其特征在于轉(zhuǎn)動(dòng)閥套〔8〕的外圓柱面上有與其同軸心的環(huán)形反饋鋼絲繩槽〔16〕和恢復(fù)鋼絲繩槽〔18〕。
4.按權(quán)利要求1、2、3所述的多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服轉(zhuǎn)閥，其特征在于設(shè)置有斷電后把閥芯〔7〕鎖定的斷電制動(dòng)器〔6〕。
5.一種多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥，由步進(jìn)電機(jī)〔2〕、位-電變換器〔3〕、方向流量控制閥〔28〕組成，其特征在于在步進(jìn)電機(jī)〔2〕與方向流量控制閥〔28〕之間設(shè)置有指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔27〕，指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔27〕的輸出端與方向流量控制閥〔28〕的閥芯〔7〕直接〔或間接〕連接;指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔27〕的兩個(gè)輸入端一個(gè)作為指令信號(hào)輸入端，由步進(jìn)電機(jī)〔2〕直接〔或間接〕驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)作為反饋信號(hào)輸入端，其上有接受由方向流量位-電變換器〔3〕與指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔27〕的指令信號(hào)輸入端連接，將其機(jī)械位移變?yōu)殡娦盘?hào)。
6.按權(quán)利要求5所述的多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥，其特征在于在步進(jìn)電機(jī)〔2〕與指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔27〕之間設(shè)置指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔37〕，指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔37〕的輸出端與指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔27〕的指令信號(hào)輸入端連接，指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔37〕的兩個(gè)輸入端一個(gè)由步進(jìn)電機(jī)〔2〕驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)由備用電機(jī)〔38〕直接驅(qū)動(dòng)或減速驅(qū)動(dòng)。
7.按權(quán)利要求6所述的多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥，其特征在于指令信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔37〕采用消間隙周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu)。
8.按權(quán)利要求5、6所述的多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥，其特征在于位-電變換器〔3〕采用角位移變換器。
9.按權(quán)利要求5、6所述的多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥，其特征在于指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔27〕采用消間隙行星周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu)，它的中心齒輪〔34〕的軸〔29〕上套有可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形鋼絲繩輪〔30〕，鋼絲繩輪〔30〕的外圓柱面上有與其轉(zhuǎn)軸同心的環(huán)形反饋鋼絲繩槽〔16〕和恢復(fù)鋼絲繩槽〔18〕，鋼絲繩輪〔30〕的一個(gè)端面上固定有套裝行星齒輪〔33〕的周轉(zhuǎn)軸〔31〕。
10.按權(quán)利要求5、6所述的多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥，其特征在于指令、反饋信號(hào)合成機(jī)構(gòu)〔27〕采用消間隙錐輪周轉(zhuǎn)輪系差動(dòng)機(jī)構(gòu)。
11.按權(quán)利要求5、6所述的多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥，其特征在于設(shè)置斷電后把步進(jìn)電機(jī)〔2〕鎖定的斷電制動(dòng)器〔6〕。
全文摘要
一類多功能步進(jìn)式電液隨動(dòng)伺服閥，由步進(jìn)電機(jī)、位-電變換器、方向流量控制閥、斷電制動(dòng)器等組成。應(yīng)用本發(fā)明的電液隨動(dòng)系統(tǒng)按(電-機(jī)隨動(dòng))+(機(jī)-液隨動(dòng))的模式工作，具有穩(wěn)定性和隨動(dòng)性能好、斷電后不發(fā)生失控、備用控制投入簡(jiǎn)便無擾動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明適用于電液位置伺服系統(tǒng)，特別在水輪機(jī)電液調(diào)速器等長(zhǎng)期連續(xù)工作的重要設(shè)備中應(yīng)用，對(duì)于提高設(shè)備的工作可靠性和技術(shù)指標(biāo)、簡(jiǎn)化其整體結(jié)構(gòu)等具有顯著作用。
文檔編號(hào)F15B13/02GK1069553SQ9210271
公開日1993年3月3日 申請(qǐng)日期1992年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月12日
發(fā)明者雷踐仁, 王志玉 申請(qǐng)人:雷踐仁, 王志玉