一种极慢速多回转电液执行机构的制作方法

本发明涉及一种极慢速多回转电液执行机构(以下简称多回转执行机构)。准确地说，涉及一种利用两个液压缸交替驱动，能够实现极慢速多回转旋转驱动的电液执行机构。

背景技术：

执行机构是利用某种特定方式驱动，在电信号的控制下提供直线或旋转运动的驱动装置。多回转执行机构是执行机构的一种，它需要通过多圈转动去执行某些指定动作。执行机构的驱动方式无外乎电动，液动，气动三种，目前主要市场上的多回转执行机构主要依靠电动机驱动。电动驱动虽然技术成熟，便于圆周运动，但是采用电机驱动很难实现极慢速转动(例如每分钟一到两转)，需要配置多级减速箱，成本高，体积大，且不具备缓冲特性，在极慢速的情况下运动稳定性和系统可靠性都下降。液动驱动利用液体的不可压缩性，可以通过调节进入油缸中的液体流量来控制油缸的输出位置和速度，从而实现任意速率的驱动。通过合理地配置油缸个数与位置，也可实现多回转执行机构的极慢速转动。液压驱动的优点也十分突出，传动平稳可靠，可自带缓冲机制，精度高，响应快，故障时可以通过卸压装置保证系统压力不会持续升高，减小对系统造成的破坏与影响。通过合适的结构和系统设计，可实现低速大力矩驱动，且操作方便。因此，在石化，石油，化工，船舶等许多行业中，采用液压技术来驱动多回转执行机构，可以更有效的实现阀门的开关动作，尤其是能很好地满足一些特殊要求。

技术实现要素：

本发明提出了一种极慢速多回转电液执行机构。其基本原理是通过两个液压油缸配合动作，带动输出轴做极慢速回转运动，实现阀或开关的开启和闭合。其输出的回转运动转速可以稳定工作在1rpm以下，且可通过修改系统参数实现中低转速情况下的任意转速要求。

为了实现上述要求，本发明采用如下技术方案：整个机构由两个液压缸、输出轴和曲柄、两个电磁阀、微型液压动力单元、控制器、角度传感器、压力开关组成，其中微型液压动力单元为驱动部分；电磁阀、控制器、压力开关、角传感器为控制部分；液压油缸与输出轴为执行部分

所述的微型液压动力单元包括安全阀、油箱、单向阀、液压泵、电机。

所述的控制器接收角传感器信号，并控制电磁阀动作与电机转速，实现对执行机构回转速率的控制。

其工作原理如下：输出轴在两个油缸交替动作下按指定方向旋转，左侧油缸运动，右侧油缸两腔都与油箱相连，处于自由运动状态，其运动方式由左侧油缸决定；在左侧油缸运动到死点之前，控制器检测到输出轴角度，控制相应的电磁阀动作，推动电磁阀换向。通过电磁阀换向，原来被动运动的右侧油缸指定的一腔通压力油，油缸切换到主动运动。左侧油缸则转成自由运动状态，在右侧油缸带动下随输出轴继续转动。

作为优选的，采用了微型液压动力单元。将驱动机构中的安全阀、油箱、单向阀、液压泵、电机集合到一个动力单元中，使得整个执行器的结构更加紧凑，体积减小，易于在生产线上布置和安装。其作为一个整体模块，在出现问题后可以直接对模块进行更换，方便快捷。

作为优选的，采用液压缸驱动输出轴运动。与电驱动相比，液压驱动更稳定，而且可以实现极慢速的回转。

作为优选的，本发明采用了控制器来控制液压电磁阀的动作，来实现机构在不同位置上液压缸的相互配合运动；控制器还控制电机的转速，从而调节输出轴的旋转速率；控制器接收角位移传感器的信号，从而实现整个机构的反馈调节。

作为优选的，本发明专利中采用压力开关来控制系统工作切换，可以保证在阀门开启或关闭到位后，立即停止驱动机构的工作，从而保护阀门不会因为执行机构不断增加的输出扭矩而损坏，起倒一种软保护作用。

作为优选的，本发明中采用安全阀来限制系统压力，实现在驱动部分故障时，防止液压系统压力过大而造成其他危害。

本发明的主要有着以下几个优点：

1.采用液压系统驱动输出轴旋转，与传统的电驱动相比，整个系统更加稳定，结构简化紧凑，可以实现输出轴的极慢速旋转要求。

2.整个结构模块化设计，将机构分为了驱动部分，控制部分以及执行部分，组装方便，便于维修，在某一部分出现问题时可以直接更换相应部分，从而节约成本。

3.通过电磁阀动作顺序，可以便捷地实现正反转驱动，且输出转速均可稳定在极低速

4.在阀门动作时，阀芯到达行程末端时执行机构输出轴会被堵住。采用电液执行机构，可以通过系统压力升高自动地切断执行机构的电源，从而实现对阀门阀芯的自动保护。

附图说明

图1是本发明机构的结构简图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示：极慢速多回转电液执行机构主要由输出轴1、右油缸2、右电磁阀3、油箱4、单向阀5、电机6、液压泵7、安全阀8、压力开关9、左电磁阀10、左油缸11、角度传感器12、控制器13以及液压油路组成。

左油缸11与右油缸2通过铰支点固定在台架上，可以绕着铰点转动。输出轴1上有一垂直与输出轴的臂，输出轴1通过这根臂与左油缸11，右油缸2用销轴相连，左油缸11与右油缸2均能绕销轴相对转动，从而保证油缸在运动过程中能够带动输出轴1转动。

控制器13接收来自角度传感器12输出的信号，从而对电机6、右电磁阀3与左电磁阀10进行控制。当其中一个油缸在转动过程中接近其死点之前，控制器控制右电磁阀3与左电磁阀10的配合动作以实现油缸动作的转换，使得输出轴1可以越过死点继续转动；当输出轴1转速过快或过慢时，控制器可以控制电机6实现对液压泵7中输出液体流量的控制，从而调节进入油缸中液压油的流量。

右电磁阀3和左电磁阀10均有三个动作位置，当左电磁阀10与右电磁阀3处于中间位置时，左油缸11和右油缸2均处于自由状态；当左电磁阀10处于Y4位置时，左油缸11活塞杆向内缩回，处于Y3位置时，活塞杆向外顶出；当右电磁阀3处于Y2位置时，右油缸2活塞杆向外顶出，处于Y1位置时，活塞杆向内缩回。

当执行机构的压力达到某一设定值时，会触发压力开关9，切断电机6电源，起到保护被驱动的阀门的作用。另外，当输出轴1卡死或油缸活塞杆卡住时，整个油路中压力升高，为了防止过高的压力损坏整个执行机构，在油路中添加了安全阀8。系统压力达到一定值时，安全阀8开启，多余的液压油将流回油缸从而保证整个油路存在一定压力又不至于压力过高。

本发明装置工作一个完整的流程可作为一个工作周期，其中包括四个动作的过程：

如图1所示，油缸铰点与输出轴1中心点连线可以与以输出轴臂长度为半径的圆相交与四个点W1、W2、W3、W4，这四个点分别为两个油缸对应的死点，因此，为避开驱动油缸的死点，每次当驱动输出轴的曲柄位于两个死点的中间角度时，两个油缸的动作就交替一次。例如，当曲柄在图1所示角度时，非常接近左油缸11的死点W2。此时左电磁阀10处于中间位置，左油缸11处于自由状态。右电磁阀3处于Y2位置，右油缸2活塞杆向外顶出。此时，右油缸2带着曲柄从W2沿顺时针旋转；到达W2和W3的中点时，控制器13控制右电磁阀3处于中间位置，右油缸2处于自由状态，左电磁阀10跳转到Y3位置，左油缸2活塞杆向外顶出，带动曲柄继续沿顺时针转动，越过右油缸的死点W3向W4转动。当曲柄转动W3到W4的中点时，控制器13控制左电磁阀10跳转到中间位置，左油缸11处于自由状态，而右电磁阀3跳转到Y1位置，右油缸2活塞杆向内缩回，带动曲柄沿顺时钟方向继续旋转，越过左油缸11的死点W4后，向W1转动。类似地，到达W4和W1的中点后，控制器通过电磁阀的切换，使得右油缸2处于自由状态，而左油缸11的活塞杆缩回，带动曲柄继续转动，从而完成一个周期的转动。

整个机构可以实现反向转动，原理与上述过程类似。