响应快速精准的分程式执行器的制作方法

1.本发明涉及执行器驱动技术领域，特别是涉及响应快速精准的分程式执行器。


背景技术：

2.现有的分程式执行器有气动执行器、液动执行器及气液联动执行器，液动执行器相比与气动执行器具有控制更准确的优势，但是在一些特殊应用场景下液压源无法提供，而采用气液联动执行器一定程度上能解决上述问题。
3.但现有的气液联动执行器，响应速度慢，掐断驱动介质耗时较长，液压油等驱动介质在阀门驻停的过程中，由于其自身惯性的影响使阀门驻停出现误差，尤其对于需要调节开度的阀门如蝶阀等影响更加大，使得阀门无法精确驻停。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供响应快速精准的分程式执行器，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：响应快速精准的分程式执行器，包括气源、气动控制阀组、第一气液隔离罐、第二气液隔离罐和液压油缸，第一气液隔离罐和第二气液隔离罐完全相同且容积均与液压油缸匹配设置，所述气动控制阀组可实现气源的换向，气动控制阀组上设置有第一出气口、第二出气口和排气口，第一出气口与第一气液隔离罐的进气口连通，第二出气口与第二气液隔离罐的进气口连通，靠近所述液压油缸一侧设置有第一锁定单元，第一锁定单元包括第一液控单向阀和第二液控单向阀，第一液控单向阀进液口与第一气液隔离罐的出液口连通，第二液控单向阀进液口与第二气液隔离罐的出液口连通，第一液控单向阀出液口与液压油缸的第一进出油口连通，第二液控单向阀出液口与液压油缸的第二进出油口连通，所述执行器内还设置有梭阀和第三气液隔离罐，第三气液隔离罐的容积小于第一气液隔离罐的容积，梭阀包括第一进气口、第二进气口和第三出气口，第一出气口与第一进气口连通，第二出气口与第二进气口连通，第三出气口与第三气液隔离罐进气口连通，第一液控单向阀液控口和第二液控单向阀液控口均与第三气液隔离罐出液口连通。
6.所述气源与气动控制阀组之间设置有第一过滤器。
7.所述气动控制阀组包括第一换向阀和第二换向阀，第一换向阀的进气口与第二换向阀的进气口均与气源连通，第一换向阀的出气口为第一出气口，第二换向阀的出气口为第二出气口，第一换向阀和第二换向阀的排气口均与气动控制阀组的排气口连通，所述气动控制阀组的排气口内设置有排气单向阀。
8.所述第一换向阀和第二换向阀均为电磁/手动选择控制的二位三通换向阀。
9.所述第一气液隔离罐和第二气液隔离罐与第一锁定单元之间均依次设置有第二过滤器和调速阀。
10.所述第一气液隔离罐和第二气液隔离罐的出液口与第一锁定单元之间设置有四
位八通选择阀和手动泵，手动泵配合四位八通选择阀控制位的变化可实现分程式执行器的手动控制，所述四位八通选择阀和第一锁定单元之间设置有第二锁定单元，第二锁定单元包括第三液控单向阀和第四液控单向阀，第三液控单向阀出液口与液压油缸的第一进出油口连通，第四液控单向阀出液口与液压油缸的第二进出油口连通，第四液控单向阀液控口与第三液控单向阀进液口连通，第三液控单向阀液控口与第四液控单向阀进液口连通。
11.本发明的有益效果是：1、在第一锁定单元、梭阀和第三气液隔离罐的设置下，在阀门驻停时，第一液控单向阀和第二液控单向阀先行关闭，使得分程式执行器可极快的掐断驱动介质，响应速度提高；由于第一液控单向阀和第二液控单向阀在液压回路中离执行元件即液压油缸相比于气动控制阀组更近，可减少液压油缸内的液压油在驻停时由于惯性引起的误差，使其控制更精确，可按分程要求精确驻停。
12.2、在手动泵和四位八通选择阀的设置下，使得分程式执行器可手/电双重控制。
13.3、在二锁定单元的设置下，使得分程式执行器在手动控制的情况下可高速响应，精确驻停。
14.4、由于本发明驱动液压油缸的动力源和驱动第一液控单向阀和第二液控单向阀调节的动力源均为气源，无需另加动力源；尤其适用于不便提供液压源的应用场景；采用以气源驱动气液隔离罐并以液压油作为油缸驱动介质的方式驱动油缸动作，使得油缸控制更加精确。
附图说明
15.图1为本发明中实施例一的气路、液压原理示意图；图2为本发明中实施例二的气路、液压原理示意图；图3为本发明中四位八通选择阀位于第一控制位时的原理示意图；图4为本发明中四位八通选择阀位于第三控制位时的原理示意图；图5为本发明中四位八通选择阀位于第四控制位时的原理示意图。
16.图中: 1、气源；2、第一过滤器；3、气动控制阀组；31、第一换向阀；32、第二换向阀；33、排气单向阀；41、第一气液隔离罐；42、第二气液隔离罐；5、第二过滤器；6、调速阀；7、四位八通选择阀；8、手动泵；9、第三液控单向阀；10、第四液控单向阀；11、第一液控单向阀；12、第二液控单向阀；13、梭阀；13a、第一进气口；13b、第二进气口；13o、第三出气口；14、第三气液隔离罐；14i、第三气液隔离罐进气口；14o、第三气液隔离罐出液口；15、液压油缸；9i、第三液控单向阀进液口；9o、第三液控单向阀出液口；9c、第三液控单向阀液控口；10i、第四液控单向阀进液口；10o、第四液控单向阀出液口；10c、第四液控单向阀液控口；11i、第一液控单向阀进液口；11o、第一液控单向阀出液口；11c、第一液控单向阀液控口；12i、第二液控单向阀进液口；12o、第二液控单向阀出液口；12c、第二液控单向阀
液控口。
具体实施方式
17.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下。
18.实施例一请参阅图1，本发明实施例中提供响应快速精准的分程式执行器，包括气源1、气动控制阀组3、第一气液隔离罐41、第二气液隔离罐42和液压油缸15，气动控制阀组3可实现气源1的换向，气源1与气动控制阀组3之间设置有第一过滤器2。
19.第一气液隔离罐41和第二气液隔离罐42完全相同且容积均与液压油缸15匹配设置，第一气液隔离罐41和第二气液隔离罐42需满足可容纳液压油缸15的全部液压油进入，且需留有气体的容纳空间。
20.气动控制阀组3包括第一换向阀31和第二换向阀32，第一换向阀31和第二换向阀32均为电磁/手动选择控制的二位三通换向阀，第一换向阀31和第二换向阀32有两个控制位，图1中上部为第一控制位，气源1进入后一部分会由排气口排出，图1中下部为第二控制位，气源1进入后会分两路流通不会排出；且执行器内所有作为动力源的气体在排气时均由气动控制阀组3内排气口统一排出；参阅图1，第一换向阀31的进气口与第二换向阀32的进气口均与气源1连通，第一换向阀31的出气口为第一出气口，第二换向阀32的出气口为第二出气口，第一换向阀31和第二换向阀32的排气口均与气动控制阀组3的排气口连通，气动控制阀组3的排气口内设置有排气单向阀33。
21.第一出气口与第一气液隔离罐41的进气口连通，第二出气口与第二气液隔离罐42的进气口连通，靠近液压油缸15一侧设置有第一锁定单元。
22.第一气液隔离罐41和第二气液隔离罐42与第一锁定单元之间均依次设置有第二过滤器5和调速阀6。
23.第一锁定单元包括第一液控单向阀11和第二液控单向阀12，第一液控单向阀进液口11i与第一气液隔离罐41的出液口连通，第二液控单向阀进液口12i与第二气液隔离罐42的出液口连通，第一液控单向阀出液口11o与液压油缸15的第一进出油口（图1液压油缸15上部左端所示）连通，第二液控单向阀出液口12o与液压油缸15的第二进出油口（图1液压油缸15上部右端所示）连通。
24.分程式执行器内还设置有梭阀13和第三气液隔离罐14，第三气液隔离罐14的容积小于第一气液隔离罐41的容积，梭阀13包括第一进气口13a、第二进气口13b和第三出气口13o，第一出气口与第一进气口13a连通，第二出气口与第二进气口13b连通，第三出气口13o与第三气液隔离罐进气口14i连通，第一液控单向阀液控口11c和第二液控单向阀液控口12c均与第三气液隔离罐出液口14o连通。
25.执行器工作流程：下述第一液控单向阀11、第二液控单向阀12、第三液控单向阀9和第四液控单向阀10的关闭是指只允许单向导通，打开则可双向导通。
26.一、分程执行器工况1，驱动阀门作开启动作：
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po开启，pc关闭：气源1进入第二换向阀32，第二出气口流出的气体分两路；ⅰ、第一路气体由第二进气口13b进入梭阀13，同时关闭第一进气口13a，气体从第三出气口13o排出后由第三气液隔离罐进气口14i进入第三气液隔离罐14，第三气液隔离罐14的液压油被挤出，通过第二液控单向阀液控口12c和第一液控单向阀液控口11c，将第二液控单向阀12和第一液控单向阀11打开，第一液控单向阀11此时具有泄油能力；第三气液隔离罐14的容积远小于第一气液隔离罐41和第二气液隔离罐42的容积所以第三气液隔离罐14先触发，进而提前导通第二液控单向阀12和第一液控单向阀11。
[0027]ⅱ、第二路气体进入第二气液隔离罐42，第二气液隔离罐42的液压油被挤出，依次经过第二过滤器5和调速阀6后，从第二液控单向阀进液口12i流入并从第二液控单向阀出液口12o流出后由第二进出油口进入液压油缸15内推动液压油缸15的活塞向左运动，使管路中的阀门作开启动作；液压油缸15中从第一进出油口推出的液压油会经过第一液控单向阀11泄入第一气液隔离罐41内。
[0028]
二、分程执行器工况2，驱动阀门作关闭动作：po端关闭，pc端开启：气源1进入第一换向阀31，第一出气口流出的气体分两路；ⅰ、第一路气体由第一进气口13a进入梭阀13，同时关闭第二进气口13b，气体从第三出气口13o排出后由第三气液隔离罐进气口14i进入第三气液隔离罐14，第三气液隔离罐14的液压油被挤出，通过第二液控单向阀液控口12c和第一液控单向阀液控口11c，将第二液控单向阀12和第一液控单向阀11打开，第二液控单向阀12此时具有泄油能力。
[0029]ⅱ、第二路气体进入第一气液隔离罐41，第一气液隔离罐41的液压油被挤出，依次经过第二过滤器5和调速阀6后，从第一液控单向阀进液口11i流入并从第一液控单向阀出液口11o流出后由第一进出油口进入液压油缸15内推动液压油缸15的活塞向右运动，使管路中的阀门作关闭动作；液压油缸15中从第二进出油口推出的液压油会经过第二液控单向阀12泄入第二气液隔离罐42内。
[0030]
三、分程执行器工况3，使阀门驻停：第一换向阀31和第二换向阀32中电磁控制失电使得第一换向阀31和第二换向阀32均位于第一控制位，即 po端和pc端均关闭，梭阀13的第一进气口13a和第二进气口13b不再有气源1进入，进而梭阀13的第三出气口13o无气体向下流，第三气液隔离罐14内的液压油不会被挤出，即第一液控单向阀液控口11c和第二液控单向阀液控口12c均接收不到流体压力信号，第一液控单向阀11和第二液控单向阀12均失去泄油能力；由于第三气液隔离罐14的容积远小于第一气液隔离罐41和第二气液隔离罐42的容积所以第三气液隔离罐14先排气，第一液控单向阀11和第二液控单向阀12先行关闭，使得执行器可极快的掐断驱动介质，响应速度提高；由于第一液控单向阀11和第二液控单向阀12在液压回路中离执行元件即液压油缸15相比于气动控制阀组3更近，可减少液压油缸15内的液压油在驻停时由于惯性引起的误差，使其控制更精确，可按分程要求精确驻停。
[0031]
由于本发明驱动液压油缸15的动力源和驱动第一液控单向阀11和第二液控单向阀12调节的动力源均为气源1，无需另加动力源，且尤其适用于不便提供液压源的应用场景；同时，采用气液隔离罐以气源驱动，液压锁定的方式驱动液压油缸15的动作，控制更加
精确。
[0032]
实施例二请参阅图2~图5，与实施例一不同的是，参阅图2，第一气液隔离罐41和第二气液隔离罐42的出液口与第一锁定单元之间设置有四位八通选择阀7和手动泵8，手动泵8配合四位八通选择阀7控制位的变化可实现分程式执行器的手动控制，四位八通选择阀7和第一锁定单元之间设置有第二锁定单元，第二锁定单元包括第三液控单向阀9和第四液控单向阀10，第三液控单向阀出液口9o与液压油缸15的第一进出油口连通，第四液控单向阀出液口10o与液压油缸15的第二进出油口连通，第四液控单向阀液控口10c与第三液控单向阀进液口9i连通，第三液控单向阀液控口9c与第四液控单向阀进液口10i连通。
[0033]
a、执行器电动控制：四位八通选择阀7位于第二控制位，手动泵8不工作。
[0034]
一、分程执行器工况1，驱动阀门作开启动作：po端开启，pc端关闭：气源1进入第二换向阀32，第二出气口流出的气体分两路；ⅰ、第一路气体将第二液控单向阀12和第一液控单向阀11打开，第一液控单向阀11此时具有泄油能力。
[0035]ⅱ、第二路气体进入第二气液隔离罐42，第二气液隔离罐42的液压油被挤出，从第二液控单向阀进液口12i流入第二液控单向阀12，并由第二液控单向阀出液口12o流出后从第二进出油口进入液压油缸15内推动液压油缸15的活塞向左运动，使管路中的阀门作开启动作；液压油缸15中从第一进出油口推出的液压油会经过第一液控单向阀11泄入第一气液隔离罐41内。
[0036]
二、分程执行器工况2，驱动阀门作关闭动作：po端关闭，pc端开启：气源1进入第一换向阀31，第一出气口流出的气体分两路；ⅰ、第一路气体将第二液控单向阀12和第一液控单向阀11打开，第二液控单向阀12此时具有泄油能力。
[0037]ⅱ、第二路气体进入第一气液隔离罐41，第一气液隔离罐41的液压油被挤出，从第一液控单向阀进液口11i流入第一液控单向阀11，并由第一液控单向阀出液口11o流出后从第一进出油口进入液压油缸15内推动液压油缸15的活塞向右运动，使管路中的阀门作关闭动作；液压油缸15中从第二进出油口推出的液压油会经过第二液控单向阀12泄入第二气液隔离罐42内。
[0038]
三、分程执行器工况3，使阀门驻停：po端关闭，pc端关闭：第一液控单向阀液控口11c和第二液控单向阀液控口12c均接收不到流体压力信号，第一液控单向阀11和第二液控单向阀12最先失去泄油能力，第一液控单向阀11和第二液控单向阀12最先关闭，可以极快速的掐断驱动介质；b、执行器手动控制：此时气源1无法驱动执行器动作，进而第一液控单向阀11和第二液控单向阀12关闭。
[0039]
一、分程执行器工况1，驱动阀门作开启动作，参阅图3：四位八通选择阀7位于第一控制位，利用手动泵8泵出第二气液隔离罐42内的液压油，液压油进入第四液控单向阀10的同时，通过第四液控单向阀液控口10c使液压油从第三液控单向阀进液口9i进入第一液控单向阀9，打开第三液控单向阀9使其具有泄油能力。
[0040]
泵出的液压油由第四液控单向阀出液口10o流出后从第二进出油口进入液压油缸15内推动液压油缸15的活塞向左运动，使管路中的阀门作开启动作。
[0041]
二、分程执行器工况2，驱动阀门作关闭动作，参阅图4：四位八通选择阀7位于第三控制位，利用手动泵8泵出第一气液隔离罐41内的液压油，液压油进入第三液控单向阀9的同时，通过第三液控单向阀液控口9c使液压油从第四液控单向阀进液口10i进入第四液控单向阀10，打开第四液控单向阀10使其具有泄油能力。
[0042]
泵出的液压油由第三液控单向阀出液口9o和第一液控单向阀出液口11o流出后汇成一路从第一进出油口进入液压油缸15内推动液压油缸15的活塞向右运动，使管路中的阀门作关闭动作。
[0043]
三、分程执行器工况3，使阀门驻停：手动泵8不工作，第四液控单向阀10和第三液控单向阀9的控制口均接收不到流体压力信号，可较快的掐断驱动介质，响应速度提高；由于第四液控单向阀10和第三液控单向阀9在液压回路中离执行元件即液压油缸15相比于手动泵8更近，可减少液压油缸15内的液压油在驻停时由于惯性引起的误差，使其控制更精确，可按分程要求精确驻停。
[0044]
四、分程执行器工况4，使执行器复位，参阅图5：手动泵8不工作，在一些极端情况下会使第一气液隔离罐41和第二气液隔离罐42两者内部的液压油重力势差过大，此时切换到四位八通选择阀7的第四控制位，第一气液隔离罐41和第二气液隔离罐42内的液压油会恢复初始状态，以保证执行器后续的稳定运行。
[0045]
以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。