本發(fā)明涉及一種極慢速多回轉(zhuǎn)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)(以下簡稱多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu))。準(zhǔn)確地說，涉及一種利用兩個(gè)液壓缸交替驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)極慢速多回轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是利用某種特定方式驅(qū)動(dòng)，在電信號(hào)的控制下提供直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一種，它需要通過多圈轉(zhuǎn)動(dòng)去執(zhí)行某些指定動(dòng)作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式無外乎電動(dòng)，液動(dòng)，氣動(dòng)三種，目前主要市場上的多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要依靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)雖然技術(shù)成熟，便于圓周運(yùn)動(dòng)，但是采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)很難實(shí)現(xiàn)極慢速轉(zhuǎn)動(dòng)(例如每分鐘一到兩轉(zhuǎn))，需要配置多級(jí)減速箱，成本高，體積大，且不具備緩沖特性，在極慢速的情況下運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和系統(tǒng)可靠性都下降。液動(dòng)驅(qū)動(dòng)利用液體的不可壓縮性，可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)入油缸中的液體流量來控制油缸的輸出位置和速度，從而實(shí)現(xiàn)任意速率的驅(qū)動(dòng)。通過合理地配置油缸個(gè)數(shù)與位置，也可實(shí)現(xiàn)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的極慢速轉(zhuǎn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)也十分突出，傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，可自帶緩沖機(jī)制，精度高，響應(yīng)快，故障時(shí)可以通過卸壓裝置保證系統(tǒng)壓力不會(huì)持續(xù)升高，減小對(duì)系統(tǒng)造成的破壞與影響。通過合適的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)低速大力矩驅(qū)動(dòng)，且操作方便。因此，在石化，石油，化工，船舶等許多行業(yè)中，采用液壓技術(shù)來驅(qū)動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以更有效的實(shí)現(xiàn)閥門的開關(guān)動(dòng)作，尤其是能很好地滿足一些特殊要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種極慢速多回轉(zhuǎn)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其基本原理是通過兩個(gè)液壓油缸配合動(dòng)作，帶動(dòng)輸出軸做極慢速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥或開關(guān)的開啟和閉合。其輸出的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速可以穩(wěn)定工作在1rpm以下，且可通過修改系統(tǒng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)中低轉(zhuǎn)速情況下的任意轉(zhuǎn)速要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述要求，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：整個(gè)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)液壓缸、輸出軸和曲柄、兩個(gè)電磁閥、微型液壓動(dòng)力單元、控制器、角度傳感器、壓力開關(guān)組成，其中微型液壓動(dòng)力單元為驅(qū)動(dòng)部分；電磁閥、控制器、壓力開關(guān)、角傳感器為控制部分；液壓油缸與輸出軸為執(zhí)行部分

所述的微型液壓動(dòng)力單元包括安全閥、油箱、單向閥、液壓泵、電機(jī)。

所述的控制器接收角傳感器信號(hào)，并控制電磁閥動(dòng)作與電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)速率的控制。

其工作原理如下：輸出軸在兩個(gè)油缸交替動(dòng)作下按指定方向旋轉(zhuǎn)，左側(cè)油缸運(yùn)動(dòng)，右側(cè)油缸兩腔都與油箱相連，處于自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其運(yùn)動(dòng)方式由左側(cè)油缸決定；在左側(cè)油缸運(yùn)動(dòng)到死點(diǎn)之前，控制器檢測到輸出軸角度，控制相應(yīng)的電磁閥動(dòng)作，推動(dòng)電磁閥換向。通過電磁閥換向，原來被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的右側(cè)油缸指定的一腔通壓力油，油缸切換到主動(dòng)運(yùn)動(dòng)。左側(cè)油缸則轉(zhuǎn)成自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在右側(cè)油缸帶動(dòng)下隨輸出軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為優(yōu)選的，采用了微型液壓動(dòng)力單元。將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的安全閥、油箱、單向閥、液壓泵、電機(jī)集合到一個(gè)動(dòng)力單元中，使得整個(gè)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)更加緊湊，體積減小，易于在生產(chǎn)線上布置和安裝。其作為一個(gè)整體模塊，在出現(xiàn)問題后可以直接對(duì)模塊進(jìn)行更換，方便快捷。

作為優(yōu)選的，采用液壓缸驅(qū)動(dòng)輸出軸運(yùn)動(dòng)。與電驅(qū)動(dòng)相比，液壓驅(qū)動(dòng)更穩(wěn)定，而且可以實(shí)現(xiàn)極慢速的回轉(zhuǎn)。

作為優(yōu)選的，本發(fā)明采用了控制器來控制液壓電磁閥的動(dòng)作，來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)在不同位置上液壓缸的相互配合運(yùn)動(dòng)；控制器還控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)輸出軸的旋轉(zhuǎn)速率；控制器接收角位移傳感器的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的反饋調(diào)節(jié)。

作為優(yōu)選的，本發(fā)明專利中采用壓力開關(guān)來控制系統(tǒng)工作切換，可以保證在閥門開啟或關(guān)閉到位后，立即停止驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作，從而保護(hù)閥門不會(huì)因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)不斷增加的輸出扭矩而損壞，起倒一種軟保護(hù)作用。

作為優(yōu)選的，本發(fā)明中采用安全閥來限制系統(tǒng)壓力，實(shí)現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)部分故障時(shí)，防止液壓系統(tǒng)壓力過大而造成其他危害。

本發(fā)明的主要有著以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1.采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)，與傳統(tǒng)的電驅(qū)動(dòng)相比，整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡化緊湊，可以實(shí)現(xiàn)輸出軸的極慢速旋轉(zhuǎn)要求。

2.整個(gè)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)，將機(jī)構(gòu)分為了驅(qū)動(dòng)部分，控制部分以及執(zhí)行部分，組裝方便，便于維修，在某一部分出現(xiàn)問題時(shí)可以直接更換相應(yīng)部分，從而節(jié)約成本。

3.通過電磁閥動(dòng)作順序，可以便捷地實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，且輸出轉(zhuǎn)速均可穩(wěn)定在極低速

4.在閥門動(dòng)作時(shí)，閥芯到達(dá)行程末端時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸會(huì)被堵住。采用電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以通過系統(tǒng)壓力升高自動(dòng)地切斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門閥芯的自動(dòng)保護(hù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1所示：極慢速多回轉(zhuǎn)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由輸出軸1、右油缸2、右電磁閥3、油箱4、單向閥5、電機(jī)6、液壓泵7、安全閥8、壓力開關(guān)9、左電磁閥10、左油缸11、角度傳感器12、控制器13以及液壓油路組成。

左油缸11與右油缸2通過鉸支點(diǎn)固定在臺(tái)架上，可以繞著鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出軸1上有一垂直與輸出軸的臂，輸出軸1通過這根臂與左油缸11，右油缸2用銷軸相連，左油缸11與右油缸2均能繞銷軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證油缸在運(yùn)動(dòng)過程中能夠帶動(dòng)輸出軸1轉(zhuǎn)動(dòng)。

控制器13接收來自角度傳感器12輸出的信號(hào)，從而對(duì)電機(jī)6、右電磁閥3與左電磁閥10進(jìn)行控制。當(dāng)其中一個(gè)油缸在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中接近其死點(diǎn)之前，控制器控制右電磁閥3與左電磁閥10的配合動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)油缸動(dòng)作的轉(zhuǎn)換，使得輸出軸1可以越過死點(diǎn)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)輸出軸1轉(zhuǎn)速過快或過慢時(shí)，控制器可以控制電機(jī)6實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓泵7中輸出液體流量的控制，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入油缸中液壓油的流量。

右電磁閥3和左電磁閥10均有三個(gè)動(dòng)作位置，當(dāng)左電磁閥10與右電磁閥3處于中間位置時(shí)，左油缸11和右油缸2均處于自由狀態(tài)；當(dāng)左電磁閥10處于Y4位置時(shí)，左油缸11活塞桿向內(nèi)縮回，處于Y3位置時(shí)，活塞桿向外頂出；當(dāng)右電磁閥3處于Y2位置時(shí)，右油缸2活塞桿向外頂出，處于Y1位置時(shí)，活塞桿向內(nèi)縮回。

當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壓力達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)，會(huì)觸發(fā)壓力開關(guān)9，切斷電機(jī)6電源，起到保護(hù)被驅(qū)動(dòng)的閥門的作用。另外，當(dāng)輸出軸1卡死或油缸活塞桿卡住時(shí)，整個(gè)油路中壓力升高，為了防止過高的壓力損壞整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在油路中添加了安全閥8。系統(tǒng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，安全閥8開啟，多余的液壓油將流回油缸從而保證整個(gè)油路存在一定壓力又不至于壓力過高。

本發(fā)明裝置工作一個(gè)完整的流程可作為一個(gè)工作周期，其中包括四個(gè)動(dòng)作的過程：

如圖1所示，油缸鉸點(diǎn)與輸出軸1中心點(diǎn)連線可以與以輸出軸臂長度為半徑的圓相交與四個(gè)點(diǎn)W1、W2、W3、W4，這四個(gè)點(diǎn)分別為兩個(gè)油缸對(duì)應(yīng)的死點(diǎn)，因此，為避開驅(qū)動(dòng)油缸的死點(diǎn)，每次當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸出軸的曲柄位于兩個(gè)死點(diǎn)的中間角度時(shí)，兩個(gè)油缸的動(dòng)作就交替一次。例如，當(dāng)曲柄在圖1所示角度時(shí)，非常接近左油缸11的死點(diǎn)W2。此時(shí)左電磁閥10處于中間位置，左油缸11處于自由狀態(tài)。右電磁閥3處于Y2位置，右油缸2活塞桿向外頂出。此時(shí)，右油缸2帶著曲柄從W2沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；到達(dá)W2和W3的中點(diǎn)時(shí)，控制器13控制右電磁閥3處于中間位置，右油缸2處于自由狀態(tài)，左電磁閥10跳轉(zhuǎn)到Y(jié)3位置，左油缸2活塞桿向外頂出，帶動(dòng)曲柄繼續(xù)沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，越過右油缸的死點(diǎn)W3向W4轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)W3到W4的中點(diǎn)時(shí)，控制器13控制左電磁閥10跳轉(zhuǎn)到中間位置，左油缸11處于自由狀態(tài)，而右電磁閥3跳轉(zhuǎn)到Y(jié)1位置，右油缸2活塞桿向內(nèi)縮回，帶動(dòng)曲柄沿順時(shí)鐘方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，越過左油缸11的死點(diǎn)W4后，向W1轉(zhuǎn)動(dòng)。類似地，到達(dá)W4和W1的中點(diǎn)后，控制器通過電磁閥的切換，使得右油缸2處于自由狀態(tài)，而左油缸11的活塞桿縮回，帶動(dòng)曲柄繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成一個(gè)周期的轉(zhuǎn)動(dòng)。

整個(gè)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，原理與上述過程類似。