專利名稱：轉(zhuǎn)板式氣動數(shù)字閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及氣動數(shù)字伺服閥，適用于氣動控制場合。
背景技術(shù)：
近年來氣動技術(shù)發(fā)展迅速，國外的企業(yè)在開發(fā)新產(chǎn)品過程中，不斷 提高自己產(chǎn)品競爭力謀求以質(zhì)取勝。原有傳統(tǒng)的氣動元件由于結(jié)構(gòu)落 后、體積大、可靠性差等原因逐漸已被新出現(xiàn)的氣動元件代替。
對于高速，高精度氣動控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的電磁驅(qū)動伺服閥造價昂貴， 對環(huán)境要求高，而且輸出壓力小，在控制上不能實現(xiàn)直接數(shù)字控制， 因此，用傳統(tǒng)的伺服閥作為實驗系統(tǒng)的氣動控制元件有一定的缺陷。
實用新型內(nèi)容
為了克服已有的數(shù)字伺服閥的結(jié)構(gòu)復雜、成本高、不能直接實現(xiàn) 數(shù)字控制的不足，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、能夠直 接實現(xiàn)數(shù)字控制的轉(zhuǎn)板式氣動伺服闊。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種轉(zhuǎn)板式氣動數(shù)字閥，包括轉(zhuǎn)板、閥腔和驅(qū)動電機，轉(zhuǎn)板位于 閥腔的一側(cè)，所述閥腔的另一側(cè)與驅(qū)動電機固定連接，所述驅(qū)動電機 的輸出軸穿過閥腔，所述轉(zhuǎn)板安裝在驅(qū)動電機的輸出軸上，在所述閥 腔的側(cè)面開有輸氣孔，在位于靠近轉(zhuǎn)板側(cè)的閥腔端面開有大小相同的 輸入孔和排氣孔，所述輸入孔和排氣孔的圓心位于以轉(zhuǎn)板中心為圓心 的同心圓上，所述轉(zhuǎn)板外輪廓的一半呈半圓形，所述轉(zhuǎn)板外輪廓的另 一半呈阿基米德螺線，所述阿基米德螺線的一端與所述半圓形的一端連接，所述阿基米德螺線的另一端通過輔助半圓形與所述半圓形的另 一端連接，所述輔助半圓的開口朝向所述阿基米德螺線，且所述輔助 半圓的直徑與輸入孔的直徑相等。
進一步，所述輸入孔的圓心與排氣孔的圓心的連線通過所述轉(zhuǎn)板 的圓心，對于該結(jié)構(gòu)形式而言，所述阿基米德螺線覆蓋的弧面略小于 半圓。
再進一步，所述閥腔包括氣缸和閥座，所述閥座和氣缸密封連接， 在所述閥座上設(shè)有排氣孔和輸入孔，在氣缸上設(shè)有輸氣孔。
本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為轉(zhuǎn)板式氣動數(shù)字閥機械結(jié)構(gòu)部分，主
要由電機、轉(zhuǎn)板和閥腔三部分組成。電機可以采用步進電機，直流電
機等各種電機，其在控制信號的作用下工作并帶動轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)動。
轉(zhuǎn)板與電機軸相聯(lián)，其形狀是由左右兩邊不同的曲線組成的，左
邊為一半圓形結(jié)構(gòu)，其直徑比氣缸直徑略小(屬于間隙配合)；右邊為 一經(jīng)過特殊設(shè)計的曲線和一段圓弧構(gòu)成，其中，曲線是經(jīng)過一系列的 數(shù)學推導和實驗修正后得到的阿基米德螺線，其特點是，根據(jù)轉(zhuǎn)角的
大小，以實現(xiàn)輸入孔(或排氣孔)開放程度的線性控制。而半圓弧的 半徑與輸入孔(以及排氣孔)相同。
閥腔由閥座和氣缸組成，起到連接和密封的作用，三者之間可以 配以橡膠或其它型式的密封結(jié)構(gòu)，并用相應(yīng)的螺釘或螺母加以連接和 固定。閥座上設(shè)有排氣孔和輸入孔，其孔中心的位置，以轉(zhuǎn)板為準， 要求是，當轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)動至任何位置時，有且只有一個孔與閥腔接通。氣 缸上設(shè)有輸出孔，作為工作氣體的輸出孔。
本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在1、結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊，且造 價低廉；2、在控制上實現(xiàn)直接數(shù)字控制，能夠嚴格控制閥口壓力輸出，實現(xiàn)規(guī)律可控的高壓氣體的提供。

圖1是轉(zhuǎn)板式氣動數(shù)字閥的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的局部剖視圖。
圖3是圖1的A—A截面圖。 圖4是轉(zhuǎn)板的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
參照圖1 圖4， 一種轉(zhuǎn)板式氣動數(shù)字閥，包括轉(zhuǎn)板、閥腔和驅(qū)動 電機4，轉(zhuǎn)板位于閥腔的一側(cè)，所述閥腔的另一側(cè)與驅(qū)動電機4固定 連接，所述驅(qū)動電機4的輸出軸穿過閥腔，所述轉(zhuǎn)板安裝在驅(qū)動電機 4的輸出軸上，在所述閥腔的側(cè)面開有輸出孔5，在位于靠近轉(zhuǎn)板側(cè)的 氣缸端面開有大小相同的輸入孔6和排氣孔7，所述輸入孔6和排氣 孔7的圓心位于以轉(zhuǎn)板中心為圓心的同心圓上，所述轉(zhuǎn)板外輪廓的一 半呈半圓形，所述轉(zhuǎn)板外輪廓的另一半呈阿基米德螺線，所述阿基米 德螺線的一端與所述半圓形的一端連接，所述阿基米德螺線的另一端 通過輔助半圓形與所述半圓形的另一端連接，所述輔助半圓的開口朝 向所述阿基米德螺線，且所述輔助半圓的直徑與輸入孔的直徑相等。
參照附圖1中，輸入孔6的圓心與排氣孔7的圓心以轉(zhuǎn)板中心為 圓心的弧面略小于半圓，當輸入孔位于阿基米德螺線一端時，輸入孔 開始輸入氣體，排氣孔位于與阿基米德螺線另一端連接半圓形上，即 排氣口剛好完全封閉。
或者是所述輸入孔6的圓心與排氣孔7的圓心的連線通過所述轉(zhuǎn)板的圓心，對于該結(jié)構(gòu)形式而言，所述阿基米德螺線覆蓋的弧面略 小于半圓。
所述閥腔包括氣缸8和閥座2，所述閥座2和氣缸8密封連接，
閥座2與氣缸8之間通過螺釘1加以連接和固定，在所述閥座2上設(shè)
有排氣孔和輸入孔，在氣缸8上設(shè)有輸氣孔。
圖1為轉(zhuǎn)板式氣動閥的一個簡單示意圖，圖4為本實施例(轉(zhuǎn)板)
的一個工作示意圖。在實際工作中，由圖l中的電機，通過電機軸帶
動轉(zhuǎn)板旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)板的特殊結(jié)構(gòu)，輸入孔和排氣孔只有一個與氣室
相連通，而氣室直接通過輸出孔與氣動執(zhí)行元件相連，在同一時刻，
閥的工作狀態(tài)只有一個通氣或放氣。
在圖4中，A F分別為轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)動不同時刻，氣孔的敞開大小(如 陰影面所示)。從A位到E位，隨著轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)過不同的角度，氣孔的敞 開大小呈線性變化，以此達到控制氣體流量的目的。
阿基米德螺線方程是位于極坐標下的方程，其一般表達式為
p = ae。在轉(zhuǎn)板上的曲線設(shè)計中，將此一般表達式加以擴充，增加了
二次項和常數(shù)項，其表達式變?yōu)?3 = 362十1}0 + (:(式1)。在具體的數(shù)
學推導中，進行了一定的數(shù)學處理，即采用了轉(zhuǎn)板不轉(zhuǎn)，輸入孔和排 氣孔繞轉(zhuǎn)板中心旋轉(zhuǎn)的方法。如在圖4中，建立以圓心為原點的直角
坐標，則輸入孔的表達式為(:x —x0)2 + (y —y0:)2 = R2 (式2)，其中
(xo，y。)為孔的中心坐標，滿足直角坐標下圓方程，即有^2 +y02 = 一
(式3)。同時將擴充后的阿基米德螺線方程改寫成直角坐標下的形 式。三式聯(lián)立后可以解出曲線與圓的兩個交點坐標(xP yi)禾卩(x2，y2)。最后對其進行積分后可得面積與角度值e的關(guān)系方程。得到此關(guān)
系方程后，再經(jīng)過實際試驗對其進行擬合處理以及合理的修改后，即
可得到用于控制的線性方程。如，當R二i75，『=25時，曲線方程為
p=^e + i75，面積與角度值e的關(guān)系方程(即用于控制的線性方程)
為3 =-13.7829 +10117。
權(quán)利要求1、一種轉(zhuǎn)板式氣動數(shù)字閥，其特征在于所述氣動數(shù)字閥包括轉(zhuǎn)板、閥腔和驅(qū)動電機，轉(zhuǎn)板位于閥腔的一側(cè)，所述閥腔的另一側(cè)與驅(qū)動電機固定連接，所述驅(qū)動電機的輸出軸穿過閥腔，所述轉(zhuǎn)板安裝在驅(qū)動電機的輸出軸上，在所述閥腔的側(cè)面開有輸氣孔，在位于靠近轉(zhuǎn)板側(cè)的閥腔端面開有大小相同的輸入孔和排氣孔，所述輸入孔和排氣孔的圓心位于以轉(zhuǎn)板中心為圓心的同心圓上，所述轉(zhuǎn)板外輪廓的一半呈半圓形，所述轉(zhuǎn)板外輪廓的另一半呈阿基米德螺線，所述阿基米德螺線的一端與所述半圓形的一端連接，所述阿基米德螺線的另一端通過輔助半圓形與所述半圓形的另一端連接，所述輔助半圓的開口朝向所述阿基米德螺線，且所述輔助半圓的直徑與輸入孔的直徑相等。
2、 如權(quán)利要求l所述的步進式氣動數(shù)字閥，其特征在于所述輸入孔 的圓心與排氣孔的圓心的連線通過所述轉(zhuǎn)板的圓心。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的步進式氣動數(shù)字閥，其特征在于所述閥 腔包括氣缸和閥座，所述閥座和氣缸密封連接，在所述閥座上設(shè)有排 氣孔和輸入孔，在氣缸上設(shè)有輸氣孔。
專利摘要一種轉(zhuǎn)板式氣動數(shù)字閥，包括轉(zhuǎn)板、閥腔和驅(qū)動電機，轉(zhuǎn)板位于閥腔的一側(cè)，閥腔的另一側(cè)與驅(qū)動電機固定連接，驅(qū)動電機的輸出軸穿過閥腔，轉(zhuǎn)板安裝在驅(qū)動電機的輸出軸上，在閥腔的側(cè)面開有輸氣孔，在位于靠近轉(zhuǎn)板側(cè)的閥腔端面開有大小相同的輸入孔和排氣孔，輸入孔和排氣孔的圓心位于以轉(zhuǎn)板中心為圓心的同心圓上，轉(zhuǎn)板外輪廓的一半呈半圓形，轉(zhuǎn)板外輪廓的另一半呈阿基米德螺線，阿基米德螺線的一端與半圓形的一端連接，阿基米德螺線的另一端通過輔助半圓形與半圓形的另一端連接，輔助半圓的開口朝向阿基米德螺線，且輔助半圓的直徑與輸入孔的直徑相等。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、能夠直接實現(xiàn)數(shù)字控制。
文檔編號F16K31/04GK201228806SQ20082012077
公開日2009年4月29日 申請日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日
發(fā)明者慎石磊, 楊慶華 申請人:浙江工業(yè)大學