一種微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成式比例控制型滑閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流體控制執(zhí)行元件，具體涉及一種采用微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、將用于流體比例型控制的功能組件與電子控制單元組裝為一體的電控滑閥系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工程系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)，機(jī)、電與流體一體化控制是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的主要方式。在機(jī)、電與流體一體化控制系統(tǒng)中，流體液體或氣體既是控制對(duì)象、亦是控制信號(hào)或傳遞能量的載體。按照對(duì)流體的控制效果，自動(dòng)控制可分為斷續(xù)控制和連續(xù)控制。斷續(xù)控制即開/關(guān)控制，連續(xù)控制則可實(shí)現(xiàn)對(duì)流體壓力、流量的無級(jí)調(diào)節(jié)控制。在傳統(tǒng)的機(jī)、電與流體一體化控制中，主要使用動(dòng)作頻率較低的開關(guān)式ON-OFF閥來控制流體通道的通斷，利用減壓閥來調(diào)節(jié)流體通道的壓力，采用節(jié)流閥來調(diào)節(jié)流體通道的流量；這種傳統(tǒng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于需要多個(gè)輸入與輸出的場合時(shí)，就需要多個(gè)開/關(guān)閥、減壓閥及節(jié)流閥，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要的元件多、制造成本高、安裝調(diào)試難度大。現(xiàn)代機(jī)、電與流體一體化控制系統(tǒng)中，以可實(shí)現(xiàn)對(duì)流體連續(xù)控制的電-流體比例閥替代傳統(tǒng)系統(tǒng)中的減壓閥和節(jié)流閥，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、性能更為可靠、控制更為方便。
[0003]利用電-流體比例閥實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的連續(xù)控制，其輸出量流體的壓力、流量隨輸入量電流值或電壓值的變化而變化，輸出量與輸入量之間存在一定的比例關(guān)系，并可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的開環(huán)控制或閉環(huán)控制，具備閉環(huán)控制能力的電-流體比例閥具有信號(hào)的反饋系統(tǒng)。不同結(jié)構(gòu)的電-流體比例閥中，電磁驅(qū)動(dòng)的電-流體比例滑閥(電磁比例滑閥)應(yīng)用最為廣泛。電磁比例滑閥主要由比例電磁鐵與控制流體通道的滑閥組成；比例電磁鐵根據(jù)輸入信號(hào)電流或電壓大小產(chǎn)生相應(yīng)的電磁力，驅(qū)動(dòng)滑閥閥芯產(chǎn)生一定的位移進(jìn)而改變閥口尺寸，使通過閥口輸出流體的壓力或流量與輸入信號(hào)成比列變化；當(dāng)滑閥閥芯的位移能夠以機(jī)械、液壓或電形式進(jìn)行反饋時(shí)，可使電磁比例滑閥具有閉環(huán)控制功能。電磁比例滑閥具有控制精度高、使用靈活、安裝方便以及易于計(jì)算機(jī)控制等諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域日益得到拓寬。但是，由于采用電磁力驅(qū)動(dòng)，電磁比例滑閥在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于受到工作溫度、流體液動(dòng)力、閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)的卡緊力和摩擦力以及零部件加工制造精度、油液污染和零部件變形等影響，常會(huì)出現(xiàn)輸入與輸出比列關(guān)系發(fā)生改變、閥芯卡滯導(dǎo)致控制失效等現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成式比例控制型滑閥，以期充分發(fā)揮電磁比例滑閥的優(yōu)勢，同時(shí)最大限度避免工作溫度、流體液動(dòng)力、閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)的卡緊力和摩擦力、零部件加工制造精度、油液污染和零部件變形等對(duì)閥性能的影響，使閥的比例控制性能更加可靠。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成式比例控制型滑閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:所述滑閥由電驅(qū)動(dòng)組件、閥功能組件、信號(hào)采集與控制模塊通過集成裝配組成；
[0007]所述電驅(qū)動(dòng)組件包括閥座、微型步進(jìn)電機(jī)和方形進(jìn)給螺母；
[0008]所述閥座是一端通敞、另一端封閉且在封閉端固聯(lián)有圓形凸臺(tái)的殼體，閥座的內(nèi)腔利用隔板分隔為一個(gè)圓柱形空腔和一個(gè)矩形空腔；所述設(shè)于閥座封閉端上的圓形凸臺(tái)上設(shè)有與閥座的圓柱形空腔同軸且連通的方形通孔，所述方形通孔靠近矩形空腔一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有一條截面為矩形的軸向貫通的導(dǎo)槽，所述圓形凸臺(tái)的外圓周上設(shè)有外螺紋；所述矩形空腔位于閥座封閉的一端靠近圓柱形空腔一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有一個(gè)與矩形空腔連通的傳感器容置腔；所述閥座在通敞的一端以封板封閉，在所述封板上設(shè)有用于引出電子控制單元接線引腳的過孔；
[0009]所述微型步進(jìn)電機(jī)是低壓直流電機(jī)，置于閥座的圓柱形空腔內(nèi)并與圓柱形空腔形成間隙配合，微型步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上設(shè)有外螺紋；
[0010]所述方形進(jìn)給螺母由一段截面為方形的柱體與一段圓柱體同軸固結(jié)而成，圓柱體截面的圓周內(nèi)切于方形柱體截面的四條邊；方形進(jìn)給螺母具有軸向貫通的內(nèi)螺紋孔，利用所述內(nèi)螺紋孔使所述方形進(jìn)給螺母與微型步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸進(jìn)行螺紋配合，構(gòu)成微型絲杠/進(jìn)給螺母機(jī)構(gòu)，在電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)同時(shí)使方形進(jìn)給螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)受限時(shí)，電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為方形進(jìn)給螺母的軸向移動(dòng)；
[0011]所述閥功能組件包括閥芯、復(fù)位彈簧和閥套；
[0012]所述閥芯為臺(tái)階圓柱體，所述臺(tái)階圓柱體的兩端為直徑相同的大徑圓柱段，中間為一段小徑圓柱段，閥芯的軸線處設(shè)有軸向貫通的閥芯孔，閥芯的一端大徑圓柱段上設(shè)有彈簧座孔，所述閥芯孔與所述彈簧座孔連通；
[0013]所述復(fù)位彈簧為螺旋圓柱彈簧，其外徑小于閥芯上彈簧座孔的直徑；
[0014]所述閥套是由一段大徑圓柱與一段小徑圓柱固結(jié)而成的臺(tái)階形圓柱體，所述閥套的大徑圓柱上設(shè)有大徑沉頭孔，所述大徑沉頭孔為內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)且以其內(nèi)螺紋與設(shè)于閥座的圓形凸臺(tái)外圓周面上的外螺紋形成螺紋配合，大徑圓柱的外圓周面上設(shè)有外螺紋；所述閥套的小徑圓柱段的軸心沿軸向設(shè)有小徑沉頭孔，所述小徑沉頭孔與設(shè)于閥套的大徑圓柱上的大徑沉頭孔的底部相通且二者同軸，小徑沉頭孔帶有封底板并在封底板上設(shè)有軸向通孔，小徑沉頭孔與閥芯兩端的大徑圓柱段形成間隙配合，配合間隙的大小在閥內(nèi)充液時(shí)應(yīng)能確保形成液環(huán)密封；閥套的小徑圓柱的外圓周面上設(shè)有四道環(huán)形密封圈槽，在密封圈槽中設(shè)置密封圈；相鄰的兩道環(huán)形密封圈槽之間設(shè)置為流體均流槽，位于各流體均流槽的底部沿周向均布設(shè)2?8個(gè)徑向通孔，所述各徑向通孔與閥套中的小徑沉頭孔相連通；所述閥套中自上而下的各流體均流槽依次分別與流體泄壓通道T、流體控制通道A以及流體供應(yīng)通道P相連通；閥套底部的軸向通孔通過閥芯均壓通道與流體泄壓通道T相連通；
[0015]所述信號(hào)采集與控制模塊包括磁片、位置傳感器和電子控制單元；
[0016]所述磁片是矩形鐵氧體永磁磁片并以膠粘方式粘貼在方形進(jìn)給螺母方形柱體的一側(cè)平面上；所述位置傳感器固定設(shè)置在傳感器容置腔中，用于獲得磁片的位置檢測信號(hào);
[0017]所述電子控制單元利用微處理器接收由位置傳感器輸出的位置檢測信號(hào)，以及由控制信號(hào)引腳引入的外部控制信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后向電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)模塊輸出控制指令，并由所述電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述控制指令控制微型步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停機(jī)；
[0018]集成裝配狀態(tài)下，閥座中的圓柱形空腔與閥套中的大徑沉頭孔及小徑沉頭孔同軸且相連通；閥芯具有彈簧座孔的一端大徑圓柱段插入在閥套的小徑沉頭孔中，復(fù)位彈簧置于閥芯的彈簧座孔中，并利用所述閥套的小徑沉頭孔的孔底部形成復(fù)位彈簧的預(yù)壓量；方形進(jìn)給螺母通過螺紋配合在微型步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上，所述方形進(jìn)給螺母置于閥座的方形孔內(nèi)獲得轉(zhuǎn)動(dòng)限位、微型步進(jìn)電機(jī)置于閥座的圓柱形空腔內(nèi)，磁片位于所述截面為矩形的軸向貫通的導(dǎo)槽中形成間隙配合，并能夠在軸向貫通的導(dǎo)槽中直線移動(dòng)；利用復(fù)位彈簧的彈性力使閥芯與方形進(jìn)給螺母保持為端面相抵觸；電子控制單元整體封裝于閥座的矩形空腔內(nèi)。
[0019]本發(fā)明微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成式比例控制型滑閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述閥座在其通敞一端靠近沿口的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有一道與沿口平行、截面為三角形的環(huán)形凹槽；沿所述封板的周邊設(shè)置有飛邊，所述封板是利用所述飛邊與閥座上環(huán)形凹槽形成凸凹配合實(shí)現(xiàn)限位。
[0020]本發(fā)明微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成式比例控制型滑閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述微型步進(jìn)電機(jī)是工作電壓為4V?36V的永磁式直流步進(jìn)電機(jī)，或是工作電壓為4V?36V的磁阻式直流步進(jìn)機(jī)，或是工作電壓為4V?36V的混合式直流步進(jìn)電機(jī)。
[0021]本發(fā)明微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成式比例控制型滑閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:設(shè)置在對(duì)微型步進(jìn)電機(jī)正向供電時(shí)，其正向旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)方形進(jìn)給螺母向閥芯一側(cè)移動(dòng)；在對(duì)微型步進(jìn)電機(jī)反向供電時(shí)，其反向旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)方形進(jìn)給螺母向微型步進(jìn)電機(jī)一側(cè)移動(dòng)；在對(duì)微型步進(jìn)電機(jī)停止供電時(shí)，利用電機(jī)軸與方形進(jìn)給螺母構(gòu)成的絲杠/螺母機(jī)構(gòu)所具有的自鎖功能，使方形進(jìn)給螺母保持實(shí)時(shí)位置不變。
[0022]本發(fā)明微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成式比例控制型滑閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述微型步進(jìn)電機(jī)與電子控制單元之間的電連接采用引腳插焊方式，或是采用引腳插接方式，或是采用貼片焊接方式，或是采用彈性貼接方式。
[0023]本發(fā)明微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成式比例控制型滑閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述位置傳感器是輸出直流電壓信號(hào)的線性霍爾傳感器。
[0024]本發(fā)明微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集成式比例控制型滑閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:所述位置傳感器與電子控制單元之間的電連接采用引腳插焊方式，或是采用引腳插接方式，或是采用貼片焊接方式，或是采用彈性貼接方式。