步进式气动数字阀的制作方法

文档序号:7406589阅读:229来源:国知局
专利名称:步进式气动数字阀的制作方法
技术领域
本实用新型涉及气动数字伺服阀,适用于气动控制场合。
背景技术
近年来气动技术发展迅速,国外的企业在开发新产品过程中,不断 提高自己产品竞争力谋求以质取胜。原有传统的气动元件由于结构落 后、体积大、可靠性差等原因逐渐已被新出现的气动元件代替。
对于高速,高精度气动控制领域,传统的电磁驱动伺服阀造价昂贵, 对环境要求高,而且输出压力小,在控制上不能实现直接数字控制, 因此,用传统的伺服阀作为实验系统的气动控制元件有一定的缺陷。
实用新型内容
为了克服己有的数字伺服阀的结构复杂、成本高、不能直接实现 数字控制的不足,本实用新型提供一种结构简单、造价低廉、能够直 接实现数字控制的步进式气动伺服阀。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
一种步进式气动数字阀,包括阀座、阀体和步进电机,阀体位于 阀座内,所述阀体包括阀芯和阀套,所述阀芯可左右往复移动地安装 在阀套上,所述步进电机的输出轴与偏心机构的输入端联接,所述偏 心机构的输出端与阀芯联动。
作为优选的一种方案所述偏心机构包括输入轴、与输入轴中心 呈偏心的输出轴,所述输出轴安装在输入轴的下端,所述输出轴位于 阀芯的两块挡板之间。进一步,阀芯与阀套之间过渡配合,所述阀套与阀座之间过渡配 合,所述阀座的两侧与外端盖密封连接,在阀套与外端盖之间设有起 到密封作用的内端盖,所述阀座与连接板固定连接。
再进一步,在所述偏心机构左右两侧的阀座上对称地设有限位销 钉,在所述偏心机构上设有定位销钉,所述定位销钉与限位销钉配合。
本实用新型的技术构思为步进式气动数字阀机械结构部分,主 要由步进电机模块、阀体模块和阀座模块三部分组成。步进电机在控 制信号的作用下工作并通过偏心机构作用于阀芯,偏心机构将其自身 的旋转运动转化成为阀芯的直线往复运动,从而实现步进电机对阀芯 运动的控制。
步进式气动数字阀的控制技术,主要是通过单片机系统来实现的 连续跟踪控制技术。在这种技术中,采用一种特殊的算法。即在每一 个采样周期内,单片机读取每一个输入数字信号的离散值,就把它转 换成一种特殊的数字控制信号,直接输出给步进电机,以控制步进电 机的转向和转速。
步进式气动数字阀与传统的气动数字伺服阀相比,具有以下优势:
(1) 由于控制器中不存在着模拟电路,不会产生温漂和零漂;
(2) 无D/A接口电路,实现数字化直接控制;
(3) 采用步进电机作为驱动器,最大程度上减小了磁汇现象,提高
阀的外控制特性;
(4) 与采用比例电磁铁的阀相比,在高频信号作用下,不会产生由
铁损而引起的温升。
本实用新型的有益效果主要表现在1、结构简洁、紧凑,且造价低廉;2、在控制上实现直接数字控制,能够严格控制阀口压力输出,
实现规律可控的高压气体的提供。

图1是步进式气动数字阀的结构示意图。
图2是偏心机构与阀芯的配合示意图。 图3是图2的俯视图。 图4是阀座和阀体的示意图。
具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1 图4, 一种步进式气动数字阀,包括阀座2、阀体和步 进电机6,阀体位于阀座2内,所述阀体包括阀芯11和阀套12,所述 阀芯11可左右往复移动地安装在阀套12上,所述步进电机6的输出 轴与偏心机构7的输入端联接,所述偏心机构7的输出端与阀芯11 联动。
所述偏心机构7包括输入轴、与输入轴中心呈偏心的输出轴,所 述输出轴安装在输入轴的下端,所述输出轴位于阀芯11的两块挡板之 间。
阀座2、外端盖3、内端盖10、密封圈13、连接板1等的相互连 接关系如图4所示。阀芯11与阀套12、阀套12与阀座2之间均为过 渡配合。外端盖3与阀座2之间设计有螺纹和密封圈4,阀套12与外 端盖3之间设计有内端盖10,其与阀套12之间为过盈(或过渡)配 合,起到密封作用。同时通过转动阀座2左右两端的外端盖3,来调 节阀芯11在阀座2内的位置,以保证阀芯11的中心与阀座2的中心始终重合。
在所述偏心机构7左右两侧的阀座上对称地设有限位销钉5,在
所述偏心机构上设有定位销钉8,所述定位销钉8与限位销钉5配合,
定位销钉8随着偏心机构转动,限位销钉5起到阻挡的作用。偏心机
构与阀腔的连接处设有密封件9,所述密封件采用密封垫圈。
在运动过程中,步进电机6接受控制信号,沿回转轴线产生转动,
使得偏心机机构带动阀芯产生左(右)位移量。用阀芯11的位移量的
大小和速度,也就是步进电机6的转动量和转动速度,来控制气体流
量的开关和流量的大小,从而实现步进电机对阔芯运动的控制。
连续跟踪控制技术,就是在每一个采样周期内,单片机读取每一 个输入数字信号的离散值,就把它转换成一种特殊的数字控制信号, 直接输出给步进电机。它的实施,主要是由三个步骤组成
第一步,获得步进电机的初始控制信号
第二步,设置一个限定值,限定数字控制信号的最大增量值,并 得出步进电机理论控制信号值。
第三步,通过计算,得到理论控制信号与最近的步点之间的距离, 以产生下一次步进电机具体的控制信号。
采用这种新的连续跟踪控制技术,可以使得步进电机非常精确的 跟踪输入控制信号,而且无"失步"现象。
权利要求1、一种步进式气动数字阀,其特征在于所述气动数字阀包括阀座、阀体和步进电机,阀体位于阀座内,所述阀体包括阀芯和阀套,所述阀芯可左右往复移动地安装在阀套上,所述步进电机的输出轴与偏心机构的输入端联接,所述偏心机构的输出端与阀芯联动。
2、 如权利要求l所述的步进式气动数字阀,其特征在于所述偏心机 构包括输入轴、与输入轴中心呈偏心的输出轴,所述输出轴安装在输 入轴的下端,所述输出轴位于阀芯的两块挡板之间。
3、 如权利要求2所述的步进式气动数字阀,其特征在于阀芯与阀套 之间过渡配合,所述阀套与阀座之间过渡配合,所述阀座的两侧与外 端盖密封连接,在阀套与外端盖之间设有起到密封作用的内端盖,所 述阀座与连接板固定连接。
4、 如权利要求3所述的步进式气动数字阀,其特征在于在所述偏心 机构左右两侧的阀座上对称地设有限位销钉,在所述偏心机构上设有 定位销钉,所述定位销钉与限位销钉配合。
专利摘要一种步进式气动数字阀,包括阀座、阀体和步进电机,阀体位于阀座内,所述阀体包括阀芯和阀套,所述阀芯可左右往复移动地安装在阀套上,所述步进电机的输出轴与偏心机构的输入端联接,所述偏心机构的输出端与阀芯联动。本实用新型提供一种结构简单、造价低廉、能够直接实现数字控制的步进式气动伺服阀。
文档编号H02P1/16GK201228805SQ20082012077
公开日2009年4月29日 申请日期2008年7月2日 优先权日2008年7月2日
发明者吴佳艺, 慎石磊, 杨庆华, 鲍官军 申请人:浙江工业大学
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