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1、(10)申请公布号 CN 103925399 A (43)申请公布日 2014.07.16 CN 103925399 A (21)申请号 201410190889.4 (22)申请日 2014.05.07 F16K 17/04(2006.01) F16K 31/04(2006.01) (71)申请人 西安交通大学 地址 710049 陕西省西安市咸宁路 28 号 (72)发明人 赵升吨 金立波 李靖祥 张宗元 (74)专利代理机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 代理人 贺建斌 (54) 发明名称 一种伺服电机直驱端面凸轮的膜片式气动比 例减压阀 (57) 摘要 一种伺服电机直驱端面。
2、凸轮的膜片式气动比 例减压阀， 伺服电机输出轴与行星减速器的太阳 轮间隙配合， 行星减速器的行星轮和上端面凸轮 连接， 上端面凸轮和下端面凸轮配合， 下端面凸轮 下部连接有调压弹簧， 调压弹簧下端连接在弹簧 端盖上， 膜片被压紧固定在上阀体和下阀体之间， 位于弹簧端盖下面， 在弹簧端盖中间装有溢流阀， 阀杆穿过膜片顶在溢流阀阀口上， 阀杆下端和阀 芯连接， 下阀体两侧设有进气口和出气口， 下阀体 内部设有气体反馈孔， 阀芯外部和复位弹簧连接， 阀芯、 复位弹簧和下端盖密封连接， 伺服电机直接 驱动端面凸轮压缩弹簧， 实现阀芯直线运动， 结构 紧凑， 传动平稳， 能够实现动态控制。 (51)In。
3、t.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103925399 A CN 103925399 A 1/1 页 2 1. 一种伺服电机直驱端面凸轮的膜片式气动比例减压阀， 包括外壳 (8)， 其特征在于 ： 伺服电机 (1) 固定在外壳 (8) 顶部连接的上端盖 (3) 上， 伺服电机 (1) 输出轴与行星减速 器的太阳轮 (2) 间隙配合， 行星减速器的行星轮 (4) 和上端面凸轮 (10) 连接， 圆锥滚子轴 承 (7) 外圈和内圈分别由齿圈 (31)。
4、 和上端面凸轮 (10) 定位， 深沟球轴承 (29) 外圈和内圈 分别由上阀体 (13) 和上端面凸轮 (10) 定位， 上阀体 (13) 上部和外壳 (8) 固连， 上端面凸 轮 (10) 和位于上阀体 (13) 内的下端面凸轮 (12) 配合， 下端面凸轮 (12) 下部连接有调压 弹簧 (25)， 调压弹簧 (25) 下端连接在弹簧端盖 (24) 上， 上阀体 (13) 与下阀体 (16) 固连， 膜片 (21) 被压紧固定在上阀体 (13) 和下阀体 (16) 之间， 位于弹簧端盖 (24) 下面， 在弹簧 端盖 (24) 中间装有溢流阀 (23)， 阀杆 (20) 穿过膜片 (21。
5、) 顶在溢流阀 (23) 阀口上， 阀杆 (20) 下端和阀芯 (19) 连接， 下阀体 (16) 两侧设有进气口和出气口， 下阀体 (16) 内部设有 气体反馈孔 (15)， 阀芯 (19) 外部和复位弹簧 (17) 连接， 阀芯 (19)、 复位弹簧 (17) 通过下 端盖 (18) 和下阀体 (16) 下部密封连接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种伺服电机直驱端面凸轮的膜片式气动比例减压阀， 其特 征在于 ： 所述的上端面凸轮 (10) 和下端面凸轮 (12) 之间装有滚珠 (11), 将滑动摩擦转化 为滚动摩擦， 下端面凸轮 (12) 上装有第二键 (27)， 上阀体 (13) 一。
6、侧开有导向槽 (26)， 第二 键 (27) 沿着导向槽 (26) 滑动。 3. 根据权利要求 1 所述的一种伺服电机直驱端面凸轮的膜片式气动比例减压阀， 其 特征在于 ： 当采用计算机进行压力的闭环自动控制时， 在下阀体 (16) 的出气口处安装有传 感器 ； 或在下阀体 (16) 的出气口处装压力表， 人为地通过伺服电机 (1) 的速度， 调整膜片 (21) 上调压弹簧 (25) 的压下量， 达到所需的输出压力。 权 利 要 求 书 CN 103925399 A 2 1/3 页 3 一种伺服电机直驱端面凸轮的膜片式气动比例减压阀 技术领域 0001 本发明属于气动比例减压阀技术领域， 特别。
7、涉及一种伺服电机直驱端面凸轮的膜 片式气动比例减压阀。 背景技术 0002 减压阀是通过改变节流面积， 使流体通过时产生压降， 将进口压力减至某一需要 的出口压力， 并依靠介质本身的能量， 使出口压力自动保持稳定的压力控制阀。 传统的减压 阀按控制压力情况来分有定值、 定比、 定差三种， 根据结构和工作原理可分为直动式减压溢 流阀和先导式减压阀两种。它们均为机械式的手动压力调节阀， 调节精度不够高。比如直 动式弹簧薄膜活塞减压阀阀后压力变化范围一般为 15 -20左右， 先导式减压阀其阀后 压力变化范围也在 5 -10左右。其次， 传统减压阀只能实现静态控制， 当输出的工作压 力需要随着负载大。
8、小而实时、 快速精确地变化时， 传统的减压阀就不能满足工作的要求了。 0003 电气比例压力阀是在传统减压阀的基础上， 采用电机械转换装置将电信号转换 为位移信号， 连续控制阀芯行程实现对气动系统中工作介质压力的控制的。电气比例压力 阀是一种模拟量的动态调节压力阀， 与传统减压阀只能在静态方式下工作相比， 电气比例 压力阀可对输出气体压力根据负载需要进行实时、 快速地控制， 响应比较快 , 工作平稳， 自 动化程度比较高， 可进行开环和闭环控制。 但是， 目前工业实际中采用的传统电气比例压力 阀往往采用专门设计的直流比例电磁铁实现阀输出压力的调节， 这种传统比例阀造价高、 动态和静态性能都较逊。
9、色， 有一定的不灵敏区和滞环， 并且线性度较差， 抗压缩空气中油和 水的污染能力差， 抵抗机床使用中振动冲击的性能较低。 发明内容 0004 为了克服上述现有技术的缺点， 本发明的目的在于提供一种伺服电机直驱端面凸 轮的膜片式气动比例减压阀， 通过伺服电机驱动， 能够精确自动调节减压阀的开度， 实现精 确控制阀后压力的问题， 改善阀的动态性能。 0005 为了达到上述目的， 本发明的技术方案如下 ： 0006 一种伺服电机直驱端面凸轮的膜片式气动比例减压阀， 包括外壳 8， 伺服电机 1 固 定在外壳 8 顶部连接的上端盖 3 上， 伺服电机 1 输出轴与行星减速器的太阳轮 2 间隙配合， 行。
10、星减速器的行星轮 4 和上端面凸轮 10 连接， 圆锥滚子轴承 7 外圈和内圈分别由齿圈 31 和上端面凸轮 10 定位， 深沟球轴承 29 外圈和内圈分别由上阀体 13 和上端面凸轮 10 定位， 上阀体 13 上部和外壳 8 固连， 上端面凸轮 10 和位于上阀体 13 内的下端面凸轮 12 配合， 下 端面凸轮12下部连接有调压弹簧25， 调压弹簧25下端连接在弹簧端盖24上， 上阀体13与 下阀体 16 固连， 膜片 21 被压紧固定在上阀体 13 和下阀体 16 之间， 位于弹簧端盖 24 下面， 在弹簧端盖 24 中间装有溢流阀 23， 阀杆 20 穿过膜片 21 顶在溢流阀 23。
11、 阀口上， 阀杆 20 下 端和阀芯19连接， 下阀体16两侧设有进气口和出气口， 下阀体16内部设有气体反馈孔15， 阀芯 19 外部和复位弹簧 17 连接， 阀芯 19、 复位弹簧 17 通过下端盖 18 和下阀体 16 下部密 说 明 书 CN 103925399 A 3 2/3 页 4 封连接。 0007 所述的上端面凸轮 10 和下端面凸轮 12 之间装有滚珠 11, 将滑动摩擦转化为滚动 摩擦， 下端面凸轮 12 上装有第二键 27， 上阀体 13 一侧开有导向槽 26， 第二键 27 沿着导向 槽 26 滑动。 0008 当采用计算机进行压力的闭环自动控制时， 在下阀体 16 的。
12、出气口处安装有传感 器 ； 或在下阀体 16 的出气口处装压力表， 人为通过伺服电机 1 的速度， 调整膜片 21 上调压 弹簧 25 的压下量， 达到所需的输出压力。 0009 本发明与现有技术相比， 具有以下优点 ： 伺服电机直接驱动端面凸轮压缩弹簧， 实 现阀芯直线运动， 结构紧凑， 传动平稳 ； 通过检测阀门出口压力， 构建电控伺服系统， 实现闭 环控制， 能够实时、 快速、 精确调节阀的输出压力， 实现动态控制， 改善阀的动态性能。 附图说明 0010 图 1 是本发明的一种结构示意图。 0011 图 2 为本发明上端面凸轮 10、 下端面凸轮 12、 滚珠 11 连接示意图。 具体。
13、实施方式 0012 以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。 0013 参照图 1， 一种伺服电机直驱端面凸轮的膜片式气动比例减压阀， 包括外壳 8， 伺 服电机1固定在外壳8顶部连接的上端盖3上， 伺服电机1输出轴与行星减速器的太阳轮2 通过第一键 32 间隙配合， 行星减速器的行星轮 4 通过轴套 5 和销轴 6 和上端面凸轮 10 连 接， 带动上端面凸轮 10 转动， 圆锥滚子轴承 7 外圈和内圈分别由齿圈 31 和上端面凸轮 10 定位， 深沟球轴承 29 外圈和内圈分别由上阀体 13 和上端面凸轮 10 定位， 上阀体 13 上部和 外壳 8 通过第一销钉 9 和第一六角螺栓 28。
14、 固连， 上端面凸轮 10 和位于上阀体 13 内的下端 面凸轮 12 配合， 下端面凸轮 12 下部连接有调压弹簧 25， 调压弹簧 25 下端连接在弹簧端盖 24 上， 上端面凸轮 10 推动下端面凸轮 12 压缩调压弹簧 25， 上阀体 13 通过第二销钉 14 和 第二六角螺栓 22 与下阀体 16 固连， 膜片 21 被压紧固定在上阀体 13 和下阀体 16 之间， 位 于弹簧端盖 24 下面， 在弹簧端盖 24 中间装有溢流阀 23， 阀杆 20 穿过膜片 21 顶在溢流阀 23 阀口上， 阀杆 20 下端和阀芯 19 连接， 调压弹簧 25 通过弹簧端盖 24 推动膜片 21， 。
15、带动阀 杆 20 和阀芯 19 上下运动， 下阀体 16 两侧设有进气口和出气口， 下阀体 16 内部设有气体反 馈孔 15， 通过气体反馈孔 15 将出气口气体压力变化反馈至膜片 21， 阀芯 19 外部和复位弹 簧 17 连接， 阀芯 19、 复位弹簧 17 通过下端盖 18 和下阀体 16 下部密封连接。 0014 伺服电机直驱端面凸轮驱动的膜片式气动比例减压阀， 工作时内部轴向力由圆锥 滚子轴承 7 传递到上端盖 3 上， 伺服电机 1 通过第一键 32 与太阳轮 2 间隙配合， 这样伺服 电机 1 只传递扭矩， 不承受轴向载荷。 0015 参照图 2， 所述的上端面凸轮 10 和下端。
16、面凸轮 12 将伺服电机 1 输出轴的旋转运 动转化为轴向直线运动， 结构紧凑， 传动平稳， 上端面凸轮 10 和下端面凸轮 12 之间装有滚 珠 11, 将滑动摩擦转化为滚动摩擦， 传动效率高 ； 下端面凸轮 12 上装有第二键 27， 上阀体 13 一侧开有导向槽 26， 第二键 27 沿着导向槽 26 滑动， 限制了下端面凸轮 12 转动， 保证其 只有轴向运动。 说 明 书 CN 103925399 A 4 3/3 页 5 0016 当采用计算机进行压力的闭环自动控制时， 在下阀体 16 的出气口处安装有传感 器 ； 或在下阀体 16 的出气口处装压力表， 人为地通过伺服电机 1 的速。
17、度， 调整膜片 21 上调 压弹簧 25 的压下量， 达到所需的输出压力。 0017 本发明的工作原理为 ： 0018 在工作前， 需要预先设定减压压力， 系统启动后， 伺服电机 1 接收控制信号， 通过 行星减速器驱动上端面凸轮 10 推动下端面凸轮 12 上下运动压缩调压弹簧 25， 调压弹簧 25 通过弹簧端盖 24 推动膜片 21 带动阀芯 19 上下直线运动， 从而实现对阀出口气体压力的调 节。减压阀出气口处装有压力传感器检测压力实现出口压力的闭环控制。伺服电机 1 通过 键与太阳轮 2 间隙配合， 这样伺服电机 1 只传递扭矩， 不承受轴向载荷， 保证了系统的可靠 工作。 说 明 书 CN 103925399 A 5 1/2 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103925399 A 6 2/2 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103925399 A 7 。