[发明专利]一种机械反馈式单杆对称数字流体缸

说明书

一种机械反馈式单杆对称数字流体缸，包括外缸筒、活塞缸筒、内缸筒、阀体、法兰座、缸盖及转接法兰；在阀体上固装有步进电机，其电机轴上固装有转接套管，阀体的阀芯一端插装在转接套管内，阀芯与转接套管的插接段为间隙配合，阀芯上固装有导向键，转接套管内管壁上开设有导向键槽，阀芯相对于转接套管仅具有直线滑动自由度；活塞缸筒上固装有丝母，丝母内穿装有滚珠丝杠，在活塞缸筒的筒体内开设有滚珠丝杠让位孔，滚珠丝杠与活塞缸筒相平行；滚珠丝杠的自由端位于滚珠丝杠让位孔内，滚珠丝杠的驱动端密封穿过法兰座并通过转接轴与阀芯相连，在转接轴与阀芯之间安装有消隙螺旋传动机构，滚珠丝杠的转向与步进电机的电机轴的转向始终相反。

技术领域

本发明属于数字流体缸技术领域，特别是涉及一种机械反馈式单杆对称数字流体缸。

背景技术

流体缸是一种通过把流体(液体或气体)的压力能转换为机械能来实现直线往复运动的终端执行元件。传统流体缸必须与流体控制阀(方向阀、压力阀、流量阀、伺服阀等)相结合才能实现位置控制、速度控制或方向控制等实用功能，但缺点也非常明显，不但系统结构复杂、价格高、使用维护不方便及对技术人员要求较高，而且不能直接实现计算机下的数字控制。

为了解决传统流体缸存在的不足，各类数字流体缸被相继研发，数字流体缸是一种集能量转换功能和控制功能于一体的直线执行元件，在中低频率范围内，无论从实用功能上还是控制性能上，都优于传统流体缸。

目前，在工程机械及大型并联机器人等领域内，数字流体缸已经成功应用，而现有的数字流体缸主要采用机械反馈式控制，并且分为单杆非对称数字流体缸和双杆对称数字流体缸。

对于双杆对称数字流体缸来说，由于两个控制腔的面积相同，其控制特性较好，但主问题是轴向尺寸太大，在某些场合将无法应用。

对于单杆非对称数字流体缸来说，其与双杆对称数字流体缸相比，则具有工作空间小、结构简单等优点，应用也更为广泛。单杆非对称数字流体缸主要采用对称阀和非对称阀两种控制方式，当采用结构简单的对称阀来控制时，则在使用性能上存在明显缺点，由于两个控制腔的有效作用面积不等，在进行正反两向运动时，不但动态特性不对称，而且在换向时两个控制腔的压力也会产生突变，从而无法实现高精度的运动控制。当采用非对称阀来控制时，将存在加工困难和成本高的问题。

因此，有必要设计一种机械反馈式单杆对称数字流体缸，其在轴向空间尺寸受限制的情况下也可以满足应用需要，同时可以实现高精度的运动控制。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种机械反馈式单杆对称数字流体缸，其在轴向空间尺寸受限制的情况下也可以满足应用需要，同时可以实现高精度的运动控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种机械反馈式单杆对称数字流体缸，包括外缸筒、活塞缸筒、内缸筒、阀体、第一铰耳座、第二铰耳座、第一法兰座、第二法兰座、前缸盖、后缸盖及转接法兰；所述外缸筒套装在活塞缸筒上，活塞缸筒套装在内缸筒上；所述第一法兰座套装在活塞缸筒上且与外缸筒一端筒口相固连，所述前缸盖套装在活塞缸筒上且与第一法兰座相固连，在第一法兰座与活塞缸筒之间安装有密封导向套；所述后缸盖与外缸筒另一端筒口相固连，所述第二法兰座与后缸盖相固连，第二法兰座与阀体之间通过转接法兰相固连；所述第一铰耳座固装在活塞缸筒外端，活塞缸筒内端与外缸筒密封滑动配合；所述第二铰耳座固装在阀体上；所述内缸筒一端安装有活塞，内缸筒通过活塞与活塞缸筒密封滑动配合；所述内缸筒另一端密封穿过第二法兰座，并通过转接法兰上的流体过渡通道与阀体内的第一流体通道密封连通；与所述第一流体通道相连通的活塞缸筒内腔设为活塞缸筒伸出驱动腔，活塞缸筒外表面与外缸筒内表面之间构成环向封闭腔室，该环向封闭腔室设为活塞缸筒回缩驱动腔；所述活塞缸筒回缩驱动腔通过导管与阀体内的第二流体通道密封连通；与所述第一流体通道相隔离的活塞缸筒内腔通过外缸筒上的透气孔与大气相连通。