[实用新型]一种带内置变速机构的数字流体缸

说明书

技术领域

本实用新型属于流体缸技术领域，特别是自反馈式数字化驱动液压缸的反馈控制技术领域。

背景技术

数字液压缸技术充分体现了数字液压技术的特点和优势，起源于上世纪六、七十年代，由于德国、日本以及中国等国家在这个领域的不断研究和完善，使数字流体缸技术逐渐达到了实用阶段。

现有实际应用的数字缸由数控装置、步进电机和带有控制阀的缸体组成，控制阀的作用是实现对缸体活塞运动的起、停和运动方向的控制。数字式液压缸的基本工作原理是微机发出控制脉冲序列信号，经放大后驱动步进电机运动，开启数字阀，从而驱动液压缸运动。在机械反馈式数字液压缸中，活塞的运动通过与活塞螺纹连接的反馈杆反馈到控制阀，构成了自动调节的内部位置闭环和速度闭环。液压缸的位移与控制脉冲的总数成正比；液压缸的运动速度与控制脉冲的频率成正比；对应于数控装置一个脉冲信号下活塞的行程被称为脉冲当量。在现有数字液压缸技术中采用的是单一反馈杆控制，始终存在运动速度与定位精度的矛盾，由于其反馈采用的是直接连通的反馈杆，反馈信号采集处的反馈速度和反馈信号输出点的速度比只有为1∶1这一种。即在数控信号频率不变情况下，要获得高速度，则需要增大脉冲当量，最直接的方式就是加大活塞螺母与反馈丝杆的螺旋导程，活塞前进速度得以提高，但这种方式降低了定位精度；同样，为得到高的定位精度，需要减小脉冲当量，如果将活塞螺母与反馈丝杆的螺旋导程减小，满足了定位精度的要求，但同时也会使数字缸的工作速度降低。这种速度与精度的矛盾，在现有方案中，从结构本身无法克服，极大地限制了数字液压缸的推广和使用。现有的解决方法是：采用复杂的控制系统，增大脉冲频率，提高运动速度，从而间接补偿结构的缺陷。由于受到步进电机直接起动频率和液压缸结构的限制、造成了整个控制系统变得复杂、成本大幅度上升，很难同时做到高精度和高速度的统一，这个问题成为了制约现有数字液压缸工业化应用的瓶颈，使其难以获得广泛的推广。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种利用内置变速机构，将液压缸活塞运动时的行程(速度)变量，转化为不同大小的反馈变量，进而对活塞运动速度、定位精度等参数实现可变控制的流体缸。

本实用新型的构思是：将现有流体缸中连接活塞9和控制阀4的反馈杆7截分成两段，即活塞端反馈杆7-1和阀芯端反馈杆7-2。活塞端反馈杆7-1和阀芯端反馈杆7-2两者的相临端，分别设变速装置6和离合器13。变速装置6把活塞9传给活塞端反馈杆7-1的一种反馈速度变为多种反馈速度。通过数控装置1控制使离合器13中的某一选定离合端子12与对应变速装置6的速度输出端子11接合，使离合器13可获得所需的不同速度，通过离合器传动阀芯端反馈杆7-2，再由阀芯端反馈杆7-2另一端上的连接套5将反馈速度传递给控制阀阀芯14，从而使控制阀4获得不同的负反馈变量。由此实现对活塞9运动速度、定位精度等运动参数的调节，可以根据需要实现活塞的快速或慢速(精确)运动。

本实用新型的结构：

1.现有的反馈式流体缸，包括数控装置1、缸体8。缸体8中设有控制阀4和活塞9，控制阀4中设有控制阀阀芯14，控制阀阀芯14与驱动电机2通过旋转滑套3连接；控制阀4和活塞9之间设有驱动装置和反馈装置，反馈装置中有一根可旋转的反馈杆7。控制阀4一般是滑阀式换向阀，作用是实现对活塞运动的起、停和运动方向的控制。现有的数字流体缸的活塞9中有固定螺母10和反馈杆7上的螺纹啮合，反馈杆7另一端与控制阀阀芯14有螺旋副相连。这样活塞的运动变量行程量反馈回控制阀，并通过控制阀实现对活塞运动参数的控制，在流体缸内部形成了负反馈控制系统。为了实现对活塞9运动速度的控制，需要对反馈变量进行调控，在同一流体缸需要具有几种不同反馈变量，本实用新型的下述技术改进能够实现选择可控的多种反馈变量，从而实现活塞不同的运动参数。