数字油缸及其控制方法和使用该数字油缸的加工车床与流程

1.本发明涉及一种油缸技术领域，更具体地说，它涉及一种数字油缸及其控制方法和使用该数字油缸的加工车床。


背景技术：

2.目前的数字油缸由于负载、系统压力、油液流动性等诸多因素的不确定，依然无法保证最终液压执行器件的速度稳定，更无法控制其位移量，依然需要借助其它检测、控制手段来实现液压执行器件的控制调节，结构复杂成本高。
3.如专利号201510747037.5的发明专利，申请人为常州工学院，公开了一种可精确定位的数控油缸及其控制方法，它包括传动轴、涡轮、齿轮、齿轮轴旋转编码器、蜗杆轴旋转编码器、蜗杆和伺服电机，涡轮和齿轮同轴安装于传动轴上，齿轮轴旋转编码器安装于传动轴上，油缸的活塞杆前端加工出齿条，且该齿条与齿轮无侧隙啮合，伺服电机与涡轮相连，蜗杆与涡轮相啮合，蜗杆轴旋转编码器安装于蜗杆上。上述发明专利虽然可以精确定位油缸的位置，但存在有以下问题：
4.一是传动组件较多，还需要针对传动组件设置相应的固定用附件，成本较高；二是活塞杆移动时，伺服电机需要协同做工，伺服电机产生的震动也会传递到活塞杆上，使活塞杆移动的过程中产生偏振；三是活塞杆的伸出和收缩每次都需要伺服电机的配合，伺服电机的启动频率高，增加能耗。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：活塞杆的伸出和收缩每次都需要伺服电机的配合，伺服电机的启动频率高，增加能耗的缺陷，从而提供一种数字油缸及其控制方法和使用该数字油缸的加工车床。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种数字油缸，包括油缸本体和减速电机，所述油缸本体的活塞杆从前端伸出用于驱动执行元件，所述活塞杆从后端盖伸出构成定位部，所述定位部套设有与后端盖转动连接的导向套，所述导向套内滑动连接有定位螺母，所述定位螺母与定位部螺纹连接，所述导向套与减速电机同步传动连接。
8.优选地：所述活塞杆上设置有限位块，所述限位块与定位螺母分布在后端盖的两侧。
9.优选地：所述定位部包括圆柱状的伸缩段和带螺纹的螺纹段，所述定位螺母与螺纹段螺纹连接，所述伸缩段与后端盖滑动连接。
10.优选地：所述螺纹段的自由端固定连接有挡块，所述挡块在导向套内滑动。
11.优选地：所述定位螺母相对后端盖的一端设置有内径大于或等于伸缩段外径的避让孔，所述避让孔与定位螺母的螺纹孔同轴设置。
12.优选地：所述减速电机包括电机与减速器，所述电机与减速器通过联轴器直连，所
述电机通过脉冲信号控制其旋转。
13.优选地：所述减速器的低速轴上同轴固定连接有主动轮，所述导向套上套设有从动轮，所述主动轮与从动轮通过同步带传动连接。
14.一种数字油缸的控制方法，
15.对油缸本体的b油口进油a油口出油，使活塞杆向后运动，活塞杆上的限位块与后端盖的内侧贴紧到达原点；
16.减速电机接收脉冲信号旋转，通过同步带连接导向套，以1:3的速比传输，带动导向套和安装在导向套内的定位螺母旋转，定位螺母与活塞杆螺纹连接，从而使定位螺母在活塞杆上轴向位移；
17.对油缸本体的a油口进油b油口出油，活塞杆向前移动带动定位螺母一起运动，直至定位螺母与后端盖的外侧靠死。
18.本技术还包括如前项所述的数字油缸。
19.优选地：所述加工车床为液压轴承车削机床。
20.本发明的有益效果是：减速电机控制定位螺母在活塞杆上移动，定位螺母向前移动的距离即为活塞杆伸出后减小的位移量，从而达到精准调节位移量的效果，结构简单，制造成本低，另外，减速电机先是控制定位螺母移动到特定位置后，活塞杆才开始工作，避免减速电机做功时产生的震动对活塞杆造成影响。
附图说明
21.图1为数字油缸的装配图；
22.图2为数字油缸的爆炸图；
23.图3为数字油缸的剖视图；
24.图4为减速电机安装在连板上的示意图；
25.图中：1、油缸本体；11、活塞杆；111、定位部；1111、伸缩段；1112、螺纹段；111121、挡块；112、限位块；12、后端盖；2、减速电机；21、电机；22、减速器；221、主动轮；3、导向套；31、从动轮；4、定位螺母；5、套管；6、外管；7、连板；8、紧固螺栓；9、同步带。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
27.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
29.根据图1-3所示，一种数字油缸，包括油缸本体1和减速电机2，油缸本体1的活塞杆11与减速电机2的输出轴平行，油缸本体1的活塞杆11从前端伸出用于驱动执行元件，活塞杆11从后端盖12伸出构成定位部111，定位部111套设有导向套3，导向套3内滑动连接有定
位螺母4，定位螺母4与导向套3通过花键配合，定位螺母4与定位部111螺纹连接，导向套3与减速电机2同步传动连接，导向管外套设有套管5，套管5外套设有外管6，套管5与导向管固定连接，外管6与套管5间隔设置，然后通过两轴承连接，使导向管及套管5可以相对外管6径向旋转，套管5与后端盖12固定连接。
30.根据图3所示，活塞杆11上设置有限位块112，限位块112与定位螺母4分布在后端盖12的两侧。定位部111包括圆柱状的伸缩段1111和带螺纹的螺纹段1112，定位螺母4与螺纹段1112螺纹连接，伸缩段1111与后端盖12滑动连接。螺纹段1112的自由端固定连接有挡块111121，挡块111121在导向套3内滑动。限位块112与挡块111121的设置用于避免活塞杆11超出极限伸缩，致使活塞杆11难以正常回缩。
31.根据图3所示，定位螺母4相对后端盖12的一端设置有内径大于或等于伸缩段1111外径的避让孔，避让孔与定位螺母4的螺纹孔同轴设置。避让口的设置可以使定位螺母4在有限的空间内做最大的位移。
32.根据图3所示，减速电机2包括电机21与减速器22，电机21与减速器22通过联轴器直连，电机21通过脉冲信号控制其旋转。减速器22的低速轴上同轴固定连接有主动轮221(小带轮)，导向套3上套设有从动轮31(大带轮)，主动轮221与从动轮31通过同步带9传动连接。主动轮221的外径小于从动轮31的外径。主动轮221与从动轮31的转速比为1:3。
33.根据图4所示，减速器22通过螺栓固定在连板7顶端，连板7的底端通过螺栓固定在外管6相对后端盖12的另一端，连板7的顶端开设有竖向延伸的通槽，连接减速器22的螺栓从通槽穿过后与螺母固定，通槽的设置用于调整同步带9的松紧度，连板7上在位于减速器22的底部设置有紧固螺栓8，紧固螺栓8与减速器22的底部相抵，用于避免减速器22被同步带9拉扯向下移动。
34.需要说明的是，本技术还包括使用到上述数字油缸的加工车床。加工车床为液压轴承车削机床。
35.结合图1-4所示，减速电机2控制定位螺母4在活塞杆11上移动，定位螺母4向前移动的距离即为活塞杆11伸出后减小的位移量，从而达到精准调节位移量的效果，结构简单，制造成本低；另外，减速电机2先是控制定位螺母4移动到特定位置后，活塞杆11才开始工作，避免减速电机2做功时产生的震动对活塞杆11造成影响；再者，电机2选用伺服电机，伺服电机仅在初始定位时工作，降低能耗。
36.根据图3所示，数字油缸的工作原理，油缸本体1的b油口进油a油口出油，使活塞杆11向后运动，限位块112与后端盖12的内侧贴紧到达原点，电机21接收脉冲信号旋转，电机21与减速器22使用联轴器直连，由减速器22降低转速增大输出扭矩，使小带轮转动，小带轮与大带轮通过同步带9连接，1:3的速比传输，使大带轮转动，大带轮固定在导向套3上，导向套3与定位螺母4采用花键配合，带动定位螺母4转动，定位螺母4通过精密螺纹与活塞杆11结合，从而使定位螺母4在活塞杆11上轴向位移0.002mm；a油口进油b油口出油，活塞杆11向前移动带动定位螺母4一起运动，直至定位螺母4与后端盖12的外侧靠死，活塞杆11伸出量减少0.002mm，从而精确调节位移量的效果。
37.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
38.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
39.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。