專利名稱：凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械工程學(xué)科中的流體傳動(dòng)與控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是用作流 體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制的脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
流體傳動(dòng)與控制技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，它不僅是一種 有效的傳動(dòng)方式，而且也是一種重要的控制手段。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的日益發(fā) 展和普及，采用計(jì)算機(jī)對(duì)流體元件及流體動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字控制是流體 技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。多年來(lái)，人們對(duì)此做了大量的工作，至今已有不 少的方法提出并應(yīng)用，脈沖數(shù)字流方法就是其中之一。
中國(guó)專利ZL02213827. 7公開(kāi)了一種流體系統(tǒng)數(shù)字化的脈沖數(shù)字流傳動(dòng)、 控制裝置；中國(guó)專利ZL02110237. 6公開(kāi)了一種流體系統(tǒng)數(shù)字化的脈沖數(shù)字流 傳動(dòng)、控制方法。
以上兩件專利所提出的是應(yīng)用一個(gè)電一流體脈沖發(fā)生器的裝置，將流 體系統(tǒng)的工作介質(zhì)進(jìn)行離散、量化和編碼，生成一系列連續(xù)等量的、可計(jì)數(shù) 的、可控的流體脈沖流，其中，每一個(gè)流體脈沖又有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的電子 脈沖信號(hào)伴隨，相當(dāng)于給每一個(gè)流體脈沖進(jìn)行了編碼。該發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)的工作 流體本身進(jìn)行了 A/D轉(zhuǎn)換，將流體回路中流動(dòng)著的模擬式流體變?yōu)殡x散的、 可計(jì)數(shù)的、可控的數(shù)字式流體，稱之為脈沖數(shù)字流。其中的流體脈沖用作功 率驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電子脈沖是流體脈沖的編碼信號(hào)，兩者合二而一，共生共用， 不但可以對(duì)各種流體動(dòng)力元件，如泵、閥、油缸、油馬達(dá)等的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)行 增量式的數(shù)字控制，使它們成為數(shù)字式流體元件，并可進(jìn)而由這些數(shù)字流體 元件構(gòu)成完全的數(shù)字流體系統(tǒng)。
中國(guó)專利申請(qǐng)200410010232. 1公開(kāi)了一種流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制 的脈沖數(shù)字流方法該方法提出了一個(gè)脈沖數(shù)字流詞步發(fā)生器的裝置，采用 脈沖數(shù)字流的形式對(duì)流體系統(tǒng)中的工作介質(zhì)進(jìn)行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，把流體 系統(tǒng)中連續(xù)流動(dòng)的模擬式流體轉(zhuǎn)變?yōu)閮闪?或兩列以上)等量(或成比例) 的一連串可計(jì)數(shù)的、確定量的流體脈沖，同時(shí)這些一連串的流體脈沖又有與 其一一對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)相伴隨。相當(dāng)于對(duì)每?jī)蓚€(gè)(或兩個(gè)以上)等量(或 成比例)的流體脈沖進(jìn)行編碼，從而同時(shí)形成兩列(或兩列以上)的脈沖數(shù)字流以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)液壓缸的同步(或定比)運(yùn)動(dòng)。而電子脈沖由計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì) 數(shù)、比較、運(yùn)算等處理后，控制流體開(kāi)關(guān)閥的工作狀態(tài)，從而控制同步液壓 缸的啟動(dòng)或停止。
中國(guó)專利申請(qǐng)200610017590. 4公開(kāi)了一種流體系統(tǒng)代碼形式脈沖數(shù)字流
的控制方法及裝置該方法應(yīng)用一個(gè)代碼形式的電一流體脈沖發(fā)生器，使產(chǎn)
生的n列流體脈沖的量化單位構(gòu)成二進(jìn)制代碼關(guān)系，再經(jīng)由相應(yīng)電磁換向閥 的分配、組合和連接，輸出一個(gè)量化單位可以數(shù)字式調(diào)節(jié)的總的流體脈沖， 該流體脈沖有相伴隨的電子脈沖，從而形成二進(jìn)制代碼形式的脈沖數(shù)字流。 不但可用于控制各種流體動(dòng)力元件，使它們成為數(shù)字式的流體元件；而且也 可對(duì)流體系統(tǒng)的負(fù)載流量，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作速度等，進(jìn)行數(shù)字化的設(shè)定、調(diào) 整和控制。
以上四件專利及專利申請(qǐng)中生成的脈沖數(shù)字流，雖然都能將流體系統(tǒng)中 的工作介質(zhì)進(jìn)行離散、量化和編碼，實(shí)現(xiàn)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，但是它們所生 成的脈沖數(shù)字流，在工作時(shí)，只能控制單個(gè)被控對(duì)象，或同時(shí)控制兩個(gè)(或 兩個(gè)以上)被控對(duì)象；如果有多個(gè)工作對(duì)象需要同時(shí)進(jìn)行獨(dú)立的控制，就要 使用多個(gè)電一流體脈沖發(fā)生器。不過(guò)，多個(gè)工作對(duì)象之間如有位置、運(yùn)動(dòng)、 時(shí)間等方面的關(guān)系要求時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)各個(gè)電一流體脈沖發(fā)生器的量化單位是 否完全一致、流體脈沖和電子脈沖是否完全同步等問(wèn)題，這對(duì)于有多個(gè)受控 對(duì)象的復(fù)雜系統(tǒng)的并行控制是不適應(yīng)的。并且，以上四件專利及專利申請(qǐng)中 所得到的脈沖數(shù)字流，都是通過(guò)電一流體脈沖發(fā)生器中活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 所產(chǎn)生，由于振動(dòng)、沖擊、噪聲和汽蝕等因素的影響，這種往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的 頻率不可能太高，也就是說(shuō)輸出流體脈沖的頻率不可能太高，因此，難以獲 得高速形式的脈沖數(shù)字流。此外，當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度變化時(shí)，活塞的行 程也會(huì)受到影響，從而使輸出的流體脈沖的量化單位產(chǎn)生差異，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī) 構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)的脈沖當(dāng)量發(fā)生變化，這對(duì)保證控制精度的要求是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠獲得高頻率、高穩(wěn)恒度流體脈沖的凸輪轉(zhuǎn) 子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā) 生裝置，包括流體脈沖發(fā)生器和電脈沖發(fā)生器，流體脈沖發(fā)生器包括傳動(dòng)軸， 在傳動(dòng)軸上安裝至少一個(gè)與其一同轉(zhuǎn)動(dòng)的盤形凸輪，每個(gè)盤形凸輪的輪廓曲 線包括至少一個(gè)由一升程段和一回程段順連組成的循環(huán)單元，且循環(huán)單元中
升程段輪廓曲線與回程段輪廓曲線鏡像對(duì)稱；在每個(gè)盤形凸輪周圍沿凸輪徑 向方向設(shè)置至少一個(gè)柱塞缸，柱塞缸的柱塞在盤形凸輪的驅(qū)動(dòng)下做循環(huán)的往 復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；每個(gè)柱塞缸的柱塞腔都對(duì)應(yīng)有一個(gè)單向閥支路，每個(gè)單向閥支 路包括兩個(gè)串接的單向閥，柱塞腔與兩個(gè)單向閥之間的節(jié)點(diǎn)聯(lián)通，單向閥支 路的輸入端用于與油源聯(lián)通，單向閥支路的輸出端用于輸出流體脈沖。
所述盤形凸輪的每個(gè)循環(huán)單元中升程段和回程段的輪廓曲線均由首、尾 兩端的圓弧段和中間連接兩圓弧段的過(guò)渡曲線段組成，該過(guò)渡曲線段的形狀 為阿基米德螺線。
所述盤形凸輪的每一升程段輪廓曲線所占的角度和每一回程段輪廓曲線 所占的角度均稱為范圍角，盤形凸輪上各個(gè)范圍角在凸輪的圓周方向相互均 等。
盤形凸輪的輪廓曲線中所包含循環(huán)單元的個(gè)數(shù)稱為作用次數(shù)A ，每個(gè)盤
形凸輪周圍所設(shè)置的柱塞缸的數(shù)目是Z二A XI，當(dāng)柱塞缸為兩個(gè)或者兩個(gè)以上
時(shí)，各柱塞缸在凸輪圓周方向均布，每個(gè)柱塞缸單向閥支路的輸出獨(dú)立構(gòu)成 一路流體脈沖。
盤形凸輪的輪廓曲線中所包含循環(huán)單元的個(gè)數(shù)稱為作用次數(shù)A ，每個(gè)盤
形凸輪周圍所設(shè)置的柱塞缸的數(shù)目是Z=AX2，各柱塞缸在凸輪圓周方向均 布，每?jī)蓚€(gè)相鄰柱塞缸的單向閥支路的輸出合并在一起構(gòu)成一路流體脈沖。
傳動(dòng)軸上安裝的盤形凸輪為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，各盤形凸輪的輪廓曲線 中所包含循環(huán)單元的個(gè)數(shù)相等；所有盤形凸輪的安裝方位相同或者相差一個(gè) 或幾個(gè)盤形凸輪升程段輪廓曲線所占角度；各盤形凸輪四周的柱塞缸的數(shù)目 相等。
所述電脈沖發(fā)生器包括用于將流體脈沖發(fā)生器中柱塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 換成電脈沖信號(hào)的位置檢測(cè)傳感器。
所述位置檢測(cè)傳感器包括編碼光電開(kāi)關(guān)及與盤形凸輪同軸連接的增量式 碼盤，增量式碼盤上沿同一圓周方向布設(shè)有與柱塞缸數(shù)目相等、并一一對(duì)應(yīng) 的編碼透光孔，每個(gè)編碼透光孔分別與相應(yīng)柱塞缸壓油過(guò)程的起始位置相對(duì) 應(yīng)，編碼光電開(kāi)關(guān)與編碼透光孔的位置相應(yīng)，當(dāng)編碼透光孔經(jīng)過(guò)編碼光電開(kāi) 關(guān)時(shí)，電脈沖發(fā)生器給出電脈沖信號(hào)。
增量式碼盤的另一圓周上，在與每個(gè)柱塞缸壓油過(guò)程相對(duì)應(yīng)的區(qū)段內(nèi)等 間隔地布設(shè)有細(xì)分透光孔，對(duì)應(yīng)細(xì)分透光孔位置有用于將單個(gè)流體脈沖轉(zhuǎn)換 成細(xì)分流體脈沖的細(xì)分光電開(kāi)關(guān)，當(dāng)細(xì)分透光孔經(jīng)過(guò)細(xì)分光電開(kāi)關(guān)位置時(shí)，
電脈沖發(fā)生器給出細(xì)分電脈沖信號(hào)。
本發(fā)明提出的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，在使用時(shí)，由其中的流
體脈沖發(fā)生器將從油源供給的模擬式流體轉(zhuǎn)變?yōu)閚 (n^1)路可計(jì)數(shù)的、確定 量的流體脈沖后，再經(jīng)由n個(gè)電磁換向閥輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)；而電脈沖發(fā)生器 則給出同步的電脈沖信號(hào)，這些電脈沖信號(hào)與柱塞在凸輪輪廓曲線的升程時(shí) 所產(chǎn)生的流體脈沖相對(duì)應(yīng)，相當(dāng)于對(duì)它們進(jìn)行了編碼。這些流體脈沖的編碼 信號(hào)，可提供給計(jì)算機(jī)或其它數(shù)字裝置，從而使被控的流體元件變成可用數(shù) 字形式進(jìn)行表示及控制的數(shù)字流體元件。
本發(fā)明中，流體脈沖發(fā)生器采用盤形凸輪與柱塞缸的結(jié)構(gòu)形式，流體脈 沖的發(fā)生機(jī)理由凸輪轉(zhuǎn)子式的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)代替了以前諸項(xiàng)專利及專利申請(qǐng) 中的活塞缸式的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此，可以通過(guò)提高凸輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速來(lái) 提高流體脈沖發(fā)生的頻率，從而適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高速運(yùn)動(dòng)要求，提高被控系 統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的快速性。另外，由于凸輪機(jī)構(gòu)保證了柱塞行程的穩(wěn)恒性，從而 使輸出流體脈沖的穩(wěn)恒度大大提高。
本發(fā)明在增量式碼盤上同時(shí)設(shè)置細(xì)分透光孔，提高了脈沖數(shù)字流的控制 精度。也就是將碼盤上與每個(gè)柱塞缸壓油過(guò)程相對(duì)應(yīng)的工作區(qū)段劃分成m等 分(附圖中表示的是十等分)，安排m個(gè)細(xì)分透光孔，當(dāng)它們經(jīng)過(guò)細(xì)分光電開(kāi) 關(guān)的位置時(shí)，細(xì)分光電開(kāi)關(guān)就會(huì)給出細(xì)分的電脈沖信號(hào)，代表各路脈沖數(shù)字 流將輸出單個(gè)流體脈沖的m分之一，相當(dāng)于對(duì)各路要輸出的每m分之一個(gè)流 體脈沖進(jìn)行了編碼，因此可用作對(duì)單個(gè)流體脈沖進(jìn)行細(xì)分的計(jì)數(shù)信號(hào)，實(shí)現(xiàn) 對(duì)被控對(duì)象更精細(xì)的控制。
本發(fā)明通過(guò)在同一根傳動(dòng)軸上安裝多個(gè)盤形凸輪，可以很方便地生成高 頻率、高穩(wěn)恒度的多路脈沖數(shù)字流，且各路脈沖數(shù)字流能以并行方式對(duì)多個(gè) 流體動(dòng)力元件進(jìn)行相互獨(dú)立的數(shù)字化控制，適用于各種流體系統(tǒng)，特別是復(fù) 雜流體系統(tǒng)的各種控制要求，如多缸并行獨(dú)立運(yùn)動(dòng)、多缸同步或定比運(yùn)動(dòng)、 多缸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)、多缸順序運(yùn)動(dòng)等等。這里的流體動(dòng)力元件可以是液壓缸、馬 達(dá)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可以是控制泵、閥、馬達(dá)等的參數(shù)調(diào)整機(jī)構(gòu)。本發(fā)明對(duì)推 廣計(jì)算機(jī)技術(shù)在流體傳動(dòng)與控制領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，構(gòu)建完全的數(shù)字流體系統(tǒng)， 將會(huì)起到很大的積極作用。


圖1為單凸輪、單作用、單柱塞的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置的結(jié) 構(gòu)原理圖2為圖1中的A-A向視圖(旋轉(zhuǎn)90° );
圖3為圖1中反映碼盤結(jié)構(gòu)及碼盤與凸輪位置關(guān)系的B-B向視圖(旋轉(zhuǎn)
90° );
圖4為單凸輪、單作用、雙柱塞的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置的結(jié) 構(gòu)原理圖5為圖4中的A-A向視圖(旋轉(zhuǎn)90° );
圖6為圖4中反映碼盤結(jié)構(gòu)及碼盤與凸輪位置關(guān)系的B-B向視圖(旋轉(zhuǎn) 90° );
圖7為單凸輪、雙作用、雙柱塞的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置的結(jié) 構(gòu)原理圖8為圖7中的A-A向視圖(旋轉(zhuǎn)90° );
圖9為圖7中反映碼盤結(jié)構(gòu)及碼盤與凸輪位置關(guān)系的B-B向視圖(旋轉(zhuǎn) 90° );
圖IO為四凸輪、雙作用、16柱塞的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置的結(jié) 構(gòu)原理圖ll為圖10中的A-A向視圖(旋轉(zhuǎn)90° );
圖12為圖10中反映碼盤結(jié)構(gòu)及碼盤與凸輪位置關(guān)系的B-B向視圖(旋 轉(zhuǎn)90。);
圖13為電脈沖發(fā)生器工作原理示意圖14為本發(fā)明在具體應(yīng)用時(shí)的示意框圖。
在圖1 圖12中，l是傳動(dòng)軸，2是增量式碼盤，3是盤形凸輪，4是柱 塞缸，5和8是吸油單向閥，6和7是壓油單向閥，9是發(fā)生器殼體，K ^ 為n個(gè)電磁換向閥，Dl、 Tl是編碼光電開(kāi)關(guān)，D2、 T2是細(xì)分光電開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所提出的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，包括流體脈沖發(fā)生器 和電脈沖發(fā)生器兩部分。
流體脈沖發(fā)生器包括傳動(dòng)軸，在傳動(dòng)軸上安裝至少一個(gè)與其一同轉(zhuǎn)動(dòng)的 盤形凸輪，每個(gè)盤形凸輪的輪廓曲線包括至少一個(gè)由一升程段和一回程段順 連組成的循環(huán)單元，且循環(huán)單元中升程段輪廓曲線與回程段輪廓曲線鏡像對(duì) 稱；在每個(gè)盤形凸輪周圍沿凸輪徑向方向設(shè)置至少一個(gè)柱塞缸，柱塞缸的柱 塞在盤形凸輪的驅(qū)動(dòng)下做做循環(huán)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；每個(gè)柱塞缸的柱塞腔都對(duì) 應(yīng)有一個(gè)單向閥支路，每個(gè)單向閥支路包括兩個(gè)串接的單向閥，柱塞腔與兩
個(gè)單向閥之間的節(jié)點(diǎn)聯(lián)通，單向闊支路的輸入端用于與油源聯(lián)通，單向閥支 路的輸出端用于輸出流體脈沖。
電脈沖發(fā)生器包括用于將流體脈沖發(fā)生器中柱塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成 電脈沖信號(hào)的位置檢測(cè)傳感器及信號(hào)處理電路等。所述位置檢測(cè)傳感器包括 編碼光電開(kāi)關(guān)及與盤形凸輪同軸連接的增量式碼盤。增量式碼盤上沿同一圓 周方向布設(shè)有與柱塞缸數(shù)目相等、并一一對(duì)應(yīng)的編碼透光孔，每個(gè)編碼透光 孔分別與相應(yīng)柱塞缸壓油過(guò)程的起始位置相對(duì)應(yīng)，編碼光電開(kāi)關(guān)與編碼透光 孔的位置相應(yīng)，當(dāng)編碼透光孔經(jīng)過(guò)編碼光電開(kāi)關(guān)位置時(shí)，電脈沖發(fā)生器給出 電脈沖信號(hào)。為了提高脈沖數(shù)字流的控制精度，在增量式碼盤的另一圓周上， 與每個(gè)柱塞缸壓油過(guò)程相對(duì)應(yīng)的區(qū)段內(nèi)等間隔地布設(shè)有細(xì)分透光孔，對(duì)應(yīng)細(xì) 分透光孔的位置有用于將單個(gè)流體脈沖轉(zhuǎn)換成細(xì)分流體脈沖的細(xì)分光電開(kāi) 關(guān)，當(dāng)細(xì)分透光孔經(jīng)過(guò)細(xì)分光電開(kāi)關(guān)位置時(shí)，電脈沖發(fā)生器給出細(xì)分電脈沖 信號(hào)。上述編碼透光孔和細(xì)分透光孔都采用透光窄孔的形式。
上述盤形凸輪的每個(gè)循環(huán)單元中，升程段和回程段的輪廓曲線均由首、 尾兩端的圓弧段和中間連接兩圓弧段的過(guò)渡曲線段組成，該過(guò)渡曲線段的形 狀為阿基米德螺線；若將盤形凸輪的升程段輪廓曲線所占的角度稱為范圍角 4>，因回程段輪廓曲線與升程段輪廓曲線鏡像對(duì)稱，所以回程段輪廓曲線所 占角度也為范圍角4>，如相應(yīng)附圖中所示，4=01+0.5(3^32)，盤形凸輪上 各個(gè)范圍角在凸輪的圓周方向相互均等。若將盤形凸輪的輪廓曲線中所包含
循環(huán)單元的個(gè)數(shù)稱為作用次數(shù)A ，則每個(gè)盤形凸輪周圍所設(shè)置的柱塞缸的數(shù) 目可以是Z二入X1，在此前提下，當(dāng)柱塞缸為兩個(gè)或者兩個(gè)以上時(shí)，各個(gè)柱塞
缸在凸輪圓周方向均布，并且每個(gè)柱塞缸單向閥支路的輸出獨(dú)立構(gòu)成一路流
體脈沖列；每個(gè)盤形凸輪周圍所設(shè)置的柱塞缸的數(shù)目還可以是Z二A X2，這種 條件下，各個(gè)柱塞缸在凸輪圓周方向均布，且每?jī)蓚€(gè)相鄰柱塞缸的單向閥支 路的輸出合并在一起構(gòu)成一路流體脈沖列。
另外，為了獲得更多路的脈沖數(shù)字流，以控制多個(gè)流體動(dòng)力元件，本發(fā) 明還可以在同一根傳動(dòng)軸上安裝多個(gè)盤形凸輪，此時(shí)，各個(gè)盤形凸輪的升程 大小可以不同，但各盤形凸輪的輪廓曲線中所包含循環(huán)單元的個(gè)數(shù)即盤形凸 輪的作用次數(shù)A應(yīng)相等，所有盤形凸輪的安裝方位相同或者相差一個(gè)或幾個(gè) 范圍角，并且各盤形凸輪四周的柱塞缸的數(shù)目相等、布置方式相同。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，可以列舉出多種實(shí)施例，下面對(duì)其中的四種實(shí) 施例做具體說(shuō)明
實(shí)施例1:
圖1 圖3所示的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，是單凸輪、單作用、 單柱塞的結(jié)構(gòu)形式，圖中9是發(fā)生器殼體，用來(lái)安裝傳動(dòng)軸和設(shè)置周圍的柱 塞缸。該裝置的流體脈沖發(fā)生器部分包括傳動(dòng)軸l，在其上只安裝有一個(gè)盤形 凸輪3，凸輪的外部輪廓曲線只有一個(gè)升程段和一個(gè)回程段，因此，是單作用
的，人二l;柱塞缸的數(shù)目是Z二A Xl=l，即在盤形凸輪3周圍沿凸輪徑向方向 只設(shè)置一個(gè)柱塞缸4。當(dāng)盤形凸輪3回轉(zhuǎn)一周時(shí)，柱塞缸4只進(jìn)行一次吸油和 壓油的動(dòng)作，也就是說(shuō)，只能輸出一個(gè)流體脈沖，柱塞缸4的柱塞腔對(duì)應(yīng)有 一個(gè)單向閥支路，單向閥支路包括兩個(gè)串接的單向閥5和6，柱塞腔與兩個(gè)單 向閥之間的節(jié)點(diǎn)聯(lián)通，單向閥支路的輸入端用于與油源聯(lián)通，單向閥支路的 輸出端與電磁換向閥^相連，構(gòu)成一路脈沖數(shù)字流。兩個(gè)單向閥中，與油源 連通的是吸油單向閥5，用于輸出流體脈沖的是壓油單向閥6。當(dāng)盤形凸輪恒 速旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞依凸輪輪廓曲線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)吸油單向閥和壓油單向閥 的配油作用，使柱塞缸輸出一系列的流體脈沖D0。它的電脈沖發(fā)生器部分， 有增量式碼盤2、編碼光電開(kāi)關(guān)D1、 Tl、細(xì)分光電開(kāi)關(guān)D2、 T2以及相應(yīng)的信 號(hào)處理電路。圖3中，對(duì)應(yīng)盤形凸輪3的壓油區(qū)段，增量式碼盤2的內(nèi)圈有 一個(gè)編碼透光窄孔，外圈有十個(gè)細(xì)分透光窄孔。當(dāng)盤形凸輪3回轉(zhuǎn)一周時(shí)， 伴隨柱塞缸4輸出的流體脈沖，電脈沖發(fā)生器也相應(yīng)發(fā)出一個(gè)對(duì)其進(jìn)行編碼 的電子脈沖和十個(gè)細(xì)分電子脈沖。 實(shí)施例2:
圖4 圖6所示的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，是單凸輪、單作用、 雙柱塞的結(jié)構(gòu)形式，圖中9是發(fā)生器殼體，用來(lái)安裝傳動(dòng)軸和設(shè)置周圍的柱 塞缸。它的流體脈沖發(fā)生器部分包括傳動(dòng)軸l，在其上只安裝有一個(gè)盤形凸輪 3，且凸輪的外部輪廓曲線也是單作用的，即入=1;但是，柱塞缸4的數(shù)目則 為Z=X X2=2。這時(shí)須將兩個(gè)相鄰柱塞缸的由吸油單向閥5、 8和壓油單向閥 6、 7構(gòu)成的兩個(gè)單向閥支路并聯(lián)連接，使兩個(gè)相鄰柱塞缸的輸出合并在一起， 與電磁換向閥F;相連，構(gòu)成一路流體脈沖列DO。兩個(gè)柱塞缸之間的角度，相 差一個(gè)范圍角小=180°。當(dāng)盤形凸輪3回轉(zhuǎn)一周時(shí)，兩個(gè)柱塞缸各進(jìn)行一次吸 油和壓油的動(dòng)作，也就是說(shuō)，各輸出一個(gè)流體脈沖。由于兩個(gè)柱塞缸的輸出 是合并在一起的，因此，在凸輪回轉(zhuǎn)一周時(shí)，該路脈沖數(shù)字流就能輸出兩個(gè) 流體脈沖。它的電脈沖發(fā)生器部分，同樣有增量式碼盤2、編碼光電開(kāi)關(guān)D1、 Tl、細(xì)分光電開(kāi)關(guān)D2、 T2以及相應(yīng)的信號(hào)處理電路。圖6中對(duì)應(yīng)兩個(gè)柱塞缸在盤形凸輪3上的壓油區(qū)段，增量式碼盤2的內(nèi)圈有兩個(gè)編碼透光窄孔，外 圈有二十個(gè)細(xì)分透光窄孔。當(dāng)盤形凸輪3回轉(zhuǎn)一周時(shí)，伴隨兩個(gè)柱塞缸分別 輸出的流體脈沖，電脈沖發(fā)生器發(fā)出兩個(gè)對(duì)其進(jìn)行編碼的電子脈沖和二十個(gè) 細(xì)分電子脈沖。 實(shí)施例3:
圖7 圖9所示的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，是單凸輪、雙作用、 雙柱塞的結(jié)構(gòu)形式，圖中9是發(fā)生器殼體，用來(lái)安裝傳動(dòng)軸和設(shè)置周圍的柱
塞缸。它的流體脈沖發(fā)生器部分包括傳動(dòng)軸l，在其上只安裝有一個(gè)盤形凸輪
3，凸輪的外部輪廓曲線有兩個(gè)升程段和兩個(gè)回程段，是雙作用的，即入=2;
此處柱塞缸4的數(shù)目為Z= A X 1=2，兩個(gè)柱塞缸4在凸輪外部的圓周方向均勻 分布，相互之間的角度為180°，等于兩個(gè)范圍角、g卩2小。每個(gè)柱塞缸4的柱 塞腔都對(duì)應(yīng)有一個(gè)單向閥支路，其中，由單向閥5、 6構(gòu)成的單向閥支路的輸 出與電磁換向閥V1連通，構(gòu)成一路流體脈沖列DO;由單向閥7、 8構(gòu)成的單 向閥支路的輸出與電磁換向閥V2連通，構(gòu)成另一路流體脈沖列D1。當(dāng)盤形凸 輪3回轉(zhuǎn)一周時(shí)，兩個(gè)柱塞缸各進(jìn)行兩次吸油和壓油的動(dòng)作，也就是說(shuō)，各 輸出兩個(gè)流體脈沖。它的電脈沖發(fā)生器部分，同樣有增量式碼盤2、編碼光電 開(kāi)關(guān)D1、 Tl、細(xì)分光電開(kāi)關(guān)D2、 T2以及相應(yīng)的信號(hào)處理電路。圖9中，對(duì)應(yīng) 兩個(gè)柱塞缸在盤形凸輪3上的壓油區(qū)段，增量式碼盤2的內(nèi)圈有兩個(gè)編碼透 光窄孔，外圈有二十個(gè)細(xì)分透光窄孔。當(dāng)盤形凸輪3回轉(zhuǎn)一周時(shí)，伴隨兩個(gè) 柱塞缸分別輸出的兩個(gè)流體脈沖，電脈沖發(fā)生器則發(fā)出兩個(gè)對(duì)其進(jìn)行編碼的 電子脈沖和二十個(gè)細(xì)分電子脈沖。 實(shí)施例4:
圖10 圖12所示的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，是四凸輪、雙作用、 16柱塞的結(jié)構(gòu)形式，圖中9是發(fā)生器殼體，用來(lái)安裝傳動(dòng)軸和設(shè)置周圍的柱 塞缸。它的流體脈沖發(fā)生器部分，包括傳動(dòng)軸l，在其上安裝有四個(gè)盤形凸輪 3，每個(gè)凸輪的外部輪廓曲線都是雙作用的，即入=2;對(duì)每一個(gè)盤形凸輪，周 圍柱塞缸4的數(shù)目是Z二入X2二4，在凸輪外部的圓周方向均勻分布，相鄰兩個(gè) 柱塞缸之間的角度為90。，等于一個(gè)范圍角d)。這時(shí)須將兩個(gè)相鄰柱塞缸的單 向閥支路并聯(lián)連接，使它們的輸出合并在一起后再與八個(gè)電磁換向閥 中對(duì)應(yīng)的一個(gè)相連，構(gòu)成一路流體脈沖列，因此，每個(gè)盤形凸輪能生成兩路 流體脈沖列Di和Di+1，附圖10所示的脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置可給出8路流體脈 沖列D0 D7;當(dāng)盤形凸輪3回轉(zhuǎn)一周時(shí)，每一路流體脈沖列中將輸出四個(gè)流
體脈沖。它的電脈沖發(fā)生器部分，同樣有增量式碼盤2、編碼光電開(kāi)關(guān)Dl、
Tl、細(xì)分光電開(kāi)關(guān)D2、 T2以及相應(yīng)的信號(hào)處理電路。圖12中，對(duì)應(yīng)四個(gè)柱 塞缸在盤形凸輪3上的壓油區(qū)段，增量式碼盤2的內(nèi)圈有四個(gè)編碼透光窄孔， 外圈有四十個(gè)細(xì)分透光窄孔。當(dāng)盤形凸輪3回轉(zhuǎn)一周時(shí)，伴隨每一路的兩個(gè) 柱塞缸輸出的四個(gè)流體脈沖，電脈沖發(fā)生器可發(fā)出四個(gè)對(duì)其進(jìn)行編碼的電子 脈沖和四十個(gè)細(xì)分電子脈沖。
實(shí)施例4中，采用的是四個(gè)盤形凸輪，且四個(gè)盤形凸輪的安裝方位是相 同的，在具體實(shí)施當(dāng)中，各盤形凸輪安裝方位也可以相差一個(gè)或幾個(gè)范圍角； 當(dāng)然，生成各路脈沖數(shù)字流的柱塞的橫截面積也可以全部相同，或設(shè)計(jì)為不 完全相同的或具有一定比例關(guān)系的，或者構(gòu)成二進(jìn)制代碼關(guān)系的等等，根據(jù) 實(shí)際需要進(jìn)行選定。另外，盤形凸輪的數(shù)量不限于本實(shí)施方式，可以根據(jù)實(shí) 際情況增加或者減少凸輪，每增加或者較少一個(gè)盤形凸輪就能夠方便地實(shí)現(xiàn) 增加或者減少兩路脈沖數(shù)字流。
在以上各實(shí)施方式中，柱塞缸在柱塞底端與柱塞缸體之間的柱塞腔內(nèi)設(shè) 有柱塞彈簧、在柱塞頂端設(shè)有滾輪，滾輪在柱塞彈簧的作用下始終緊貼凸輪 的周圍輪廓，與盤形凸輪輪廓曲面滾動(dòng)配合，柱塞在盤形凸輪的驅(qū)動(dòng)下做循環(huán) 的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；盤形凸輪的輪廓曲線上由一升程段和一回程段順連組成的 循環(huán)單元，其中升程段輪廓曲線與回程段輪廓曲線鏡像對(duì)稱，并且，升程段 的輪廓曲線由首、尾兩端的圓弧段和中間連接兩圓弧段的過(guò)渡曲線段組成； 各個(gè)循環(huán)單元所占的范圍角相同、且彼此之間首尾相接；每個(gè)循環(huán)單元中首、 尾兩端圓弧段的長(zhǎng)徑為> 、短徑為r，過(guò)渡曲線段為阿基米德螺線。這種結(jié)構(gòu) 的盤形凸輪若其轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是恒定的，則柱塞依凸輪輪廓曲線移動(dòng)的徑向 速度就是勻速運(yùn)動(dòng)，因此可使脈沖數(shù)字流輸出的流量保持恒定；上述圓弧段 輪廓曲線的作用是為了減小吸油單向閥和壓油單向閥在啟閉過(guò)程中的滯后效 應(yīng)。
在以上實(shí)施方式中，電脈沖發(fā)生器都是由與盤形凸輪3同軸連接的增量 式碼盤2、編碼光電開(kāi)關(guān)D1、 Tl、細(xì)分光電開(kāi)關(guān)D2、 T2以及相應(yīng)的信號(hào)處理 電路組成。增量式碼盤2上有內(nèi)、外兩圈編碼透光窄孔，內(nèi)圈編碼透光窄孔 的個(gè)數(shù)與凸輪周圍布設(shè)的柱塞缸數(shù)目相等，并且分別對(duì)應(yīng)這些柱塞缸壓油過(guò) 程的起始位置；外圈是對(duì)應(yīng)這些柱塞缸壓油過(guò)程的細(xì)分透光窄孔。當(dāng)內(nèi)圈的 編碼透光窄孔經(jīng)過(guò)編碼光電開(kāi)關(guān)D1、 Tl的位置時(shí)，會(huì)給出一個(gè)電脈沖信號(hào)， 代表各路脈沖數(shù)字流將輸出 一個(gè)流體脈沖，相當(dāng)于對(duì)各路要輸出的流體脈沖
進(jìn)行了編碼；當(dāng)外圈的編碼透光窄孔經(jīng)過(guò)細(xì)分光電開(kāi)關(guān)D2、 T2的位置時(shí)，也 會(huì)給出一個(gè)電脈沖信號(hào)，代表各路脈沖數(shù)字流將輸出單個(gè)流體脈沖的十分之 一，相當(dāng)于對(duì)各路要輸出的每十分之一個(gè)流體脈沖進(jìn)行了編碼，因此可用作 對(duì)單個(gè)流體脈沖進(jìn)行細(xì)分的計(jì)數(shù)信號(hào)。
當(dāng)然，以上實(shí)施方式中的細(xì)分脈沖，根據(jù)具體的使用要求，可以不要， 也可以作更多的細(xì)分；兩種透光窄孔所處的內(nèi)、外圈位置也可以互換，只要 保證每一種透光窄孔設(shè)于同一個(gè)圓周上即可。另外，由于凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù) 字流發(fā)生裝置在應(yīng)用時(shí)，其每一路的流體脈沖都經(jīng)由一個(gè)電磁換向閥進(jìn)行輸 出，為了補(bǔ)償各路電磁換向閥在開(kāi)啟過(guò)程中的滯后效應(yīng)，增量式碼盤上內(nèi)圈 的每個(gè)編碼透光窄孔和外圈每一個(gè)相應(yīng)細(xì)分區(qū)段的第一個(gè)細(xì)分透光窄孔的位 置，都沿順時(shí)針?lè)较蛱崆傲艘粋€(gè)角度(設(shè)定盤形凸輪3順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng))。
在以上實(shí)施方式中，增量式碼盤2和盤形凸輪3在傳動(dòng)軸1上安裝的相 對(duì)位置如圖3、圖6、圖9、圖12所示，碼盤上的RR線、rr線和盤形凸輪上 的RR線、rr線的位置要對(duì)正；并且，圖3、圖6中碼盤上所示的ac線、bd 線與盤形凸輪上的ac線、bd線的位置要完全對(duì)應(yīng)；圖9、圖12中碼盤上所 示的ae線、bf線、cg線、dh線和盤形凸輪上的ae線、bf線、cg線、dh線 的位置要完全對(duì)應(yīng)。所述兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)沿著碼盤直徑rr方向設(shè)置在碼盤的一 邊(各實(shí)施例中都設(shè)置在碼盤的右邊)，分別與碼盤內(nèi)、外圈透光窄孔的位置 相對(duì)應(yīng)。
下面結(jié)合本發(fā)明凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置在流體系統(tǒng)中的應(yīng)用， 進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的工作過(guò)程。
圖13、圖14所示是采用本發(fā)明裝置的流體系統(tǒng)，包括油源供給部分、電 磁換向閥、凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置、被驅(qū)動(dòng)的流體動(dòng)力元件1 n、 控制邏輯電路、計(jì)算機(jī)及接口電路等。凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置采用 圖10、圖11和圖12所示的能產(chǎn)生多路脈沖數(shù)字流的結(jié)構(gòu)方式，其中盤形凸 輪的數(shù)量可根據(jù)具體的需要而定。每一路流體脈沖的輸出端與一個(gè)相應(yīng)的電 磁換向閥相連，各路流體脈沖以并行方式分別對(duì)多個(gè)工作對(duì)象進(jìn)行同步或異 步的控制；與各路流體脈沖相伴隨的電脈沖信號(hào)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)、運(yùn)算、 比較等處理后，通過(guò)給出的數(shù)字信號(hào)D來(lái)控制n個(gè)電磁換向闊(F廣K)的通 斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各路流體脈沖輸出油路的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到操控各路流體動(dòng)力元 件動(dòng)作的目的。
在實(shí)施時(shí)，盤形凸輪3可由電機(jī)或其它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其回轉(zhuǎn)，各個(gè)柱塞
在凸輪的作用下進(jìn)行吸油和壓油，吸油的方式可用自吸式，也可用非自吸式， 即由一個(gè)低壓油泵供給吸油。從油源供給部分輸入的模擬式工作流體，經(jīng)由 凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置的A/D轉(zhuǎn)換，生成多路的脈沖數(shù)字流，再經(jīng) 由各路電磁換向閥，去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的流體動(dòng)力元件，使其實(shí)現(xiàn)歩進(jìn)式的數(shù)字運(yùn) 動(dòng)。具體工作過(guò)程如下所述 1 .多路流體脈沖的產(chǎn)生
參見(jiàn)圖IO、圖ll，當(dāng)傳動(dòng)軸l恒速旋轉(zhuǎn)時(shí)，安裝在傳動(dòng)軸上的所有盤形 凸輪3隨之一起回轉(zhuǎn)，并且，每個(gè)盤形凸輪3迫使其四周的柱塞依凸輪輪廓 曲線作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)柱塞處于凸輪輪廓曲線的回程時(shí)，柱塞腔的容積增
大，外部的油液通過(guò)吸油單向閥5或8進(jìn)入柱塞腔內(nèi)，此時(shí)壓油單向閥6或7 關(guān)閉，柱塞缸的油腔實(shí)現(xiàn)吸油；當(dāng)柱塞處于凸輪輪廓曲線的升程時(shí)，柱塞腔 的容積減小，柱塞腔內(nèi)的油液受到擠壓，壓力增高，從而關(guān)閉吸油單向閥5 或8，打開(kāi)壓油單向閥6或7，柱塞缸的油腔實(shí)現(xiàn)壓油，向系統(tǒng)輸出一定量的 壓力油，即輸出一個(gè)流體脈沖。若將一個(gè)流體脈沖所具有的流體的量定義為 脈沖數(shù)字流的量化單位q (單位毫升/每個(gè)脈沖)，由于每個(gè)柱塞的行程都是 凸輪輪廓曲線的升程，所以各個(gè)柱塞缸每次輸出的油液的量是恒定的，即一 個(gè)流體脈沖所具有的量化單位q是恒定的，因而各個(gè)流體脈沖也是彼此相等 的；若將該量化單位的流體使流體動(dòng)力元件所產(chǎn)生的一定動(dòng)作的量稱之為它 的脈沖當(dāng)量S (單位毫米/每個(gè)脈沖)，則對(duì)某一流體動(dòng)力元件所要求的操 作量，實(shí)際上就是要求運(yùn)動(dòng)多少個(gè)脈沖當(dāng)量，也就是要求輸出多少個(gè)流體脈 沖。
2電子編碼脈沖的產(chǎn)生
在輸出流體脈沖的同時(shí)，增量式碼盤2也隨之旋轉(zhuǎn)。當(dāng)某一路的柱塞即 將處于凸輪輪廓曲線的升程起始位置而準(zhǔn)備壓油時(shí)，碼盤2上內(nèi)、外圈的編 碼透光孔恰好經(jīng)過(guò)光電開(kāi)關(guān)Dl、 Tl和D2、 T2處，使兩組光電開(kāi)關(guān)的光路導(dǎo) 通，生成兩個(gè)光電脈沖，再經(jīng)由信號(hào)處理電路對(duì)其進(jìn)行整形、放大，發(fā)出兩 個(gè)具有TTL電平的電脈沖信號(hào)。其中與編碼光電開(kāi)關(guān)D1、 Tl對(duì)應(yīng)的電脈沖信
號(hào)代表各路即將輸出一單個(gè)的流體脈沖，另一個(gè)電脈沖信號(hào)代表對(duì)單個(gè)流體 脈沖的細(xì)分。這兩個(gè)電脈沖信號(hào)分別經(jīng)由兩個(gè)"與"門送入計(jì)算機(jī)的I/O接 口，供計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)、比較、運(yùn)算等處理。這兩個(gè)"與"門的打開(kāi)與否， 取決于計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)"中的各位信號(hào)線(4 d-》相"或"以后是 否為"1"。只要J。 d-,中有一位為1，也就是說(shuō)，只要有一路脈沖數(shù)字流的
電磁換向閥需要開(kāi)啟，"或"門的輸出就是"l"，兩個(gè)"與"門就會(huì)打開(kāi)，讓 電脈沖信號(hào)通過(guò)(參見(jiàn)圖13)。計(jì)算機(jī)只要接收到這些電脈沖信號(hào)，就可以使 被控的流體元件變成可用數(shù)字形式進(jìn)行表示及控制的數(shù)字流體元件。
如此以來(lái)，當(dāng)某一路或某幾路的流體動(dòng)力元件需要進(jìn)行控制時(shí)，在打開(kāi) 電磁換向閥輸出流體脈沖的同時(shí)，與之相伴隨的電脈沖信號(hào)也輸入到計(jì)算機(jī) 中。流體脈沖是實(shí)行控制的功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電子脈沖是流體脈沖的編碼信號(hào)， 兩者相互依存，合二為一，各取所長(zhǎng)，共生共用，構(gòu)成了脈沖數(shù)字流這一新 的流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
下面以控制一個(gè)流體動(dòng)力元件為例，說(shuō)明它的工作原理
當(dāng)需要對(duì)某一個(gè)流體動(dòng)力元件進(jìn)行調(diào)整時(shí)，先把對(duì)該元件調(diào)節(jié)部分要求 的位移量，換算為脈沖當(dāng)量個(gè)數(shù)A存于計(jì)算機(jī)中，然后，由計(jì)算機(jī)輸出一個(gè) 數(shù)字信號(hào)":flU……ok/W。(n位二進(jìn)制數(shù)碼)，若其中某一位的數(shù)字信號(hào)線^1， 則該位對(duì)應(yīng)的這一路的固態(tài)繼電器(SSR)被驅(qū)動(dòng)，相應(yīng)的電磁換向閥K閉合， 從凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置輸出的流體脈沖，便經(jīng)由電磁換向閥K輸 入到該流體動(dòng)力元件，使其做連續(xù)的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。由于其余數(shù)位上的信號(hào)都是 "0"，相應(yīng)的各路電磁換向閥皆處于斷開(kāi)位置，所以其余各路輸出的流體脈 沖，便經(jīng)由電磁換向閥返回油箱，處于卸荷狀態(tài)。凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā) 生裝置在發(fā)出流體脈沖的同時(shí)，也發(fā)出相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)線 中#1，所以"或"門的輸出就是"1"，兩個(gè)"與"門被打開(kāi)，代表單個(gè)流 體脈沖的電脈沖信號(hào)就可送入計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)每接收一個(gè)電子脈沖，就從^ 中減l，當(dāng)該元件操作部分的位移達(dá)到預(yù)定位置、#減為零時(shí)，由計(jì)算機(jī)給出 數(shù)字信號(hào)"=0，使各位數(shù)字線都變?yōu)?0"，則固態(tài)繼電器(SSR)失電，電磁 換向閥斷開(kāi)，對(duì)該流體動(dòng)力元件的操作就得到完成。
當(dāng)進(jìn)給過(guò)程需要更小的脈沖當(dāng)量時(shí)，可將調(diào)節(jié)部分要求的位移量，換算 為細(xì)分脈沖當(dāng)量個(gè)數(shù)^，通過(guò)對(duì)細(xì)分電脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，可對(duì)流體動(dòng)力元 件實(shí)施更精細(xì)的控制。
很顯然，對(duì)該流體動(dòng)力元件所實(shí)現(xiàn)的操作量，恰恰就等于計(jì)算機(jī)預(yù)先要 求的數(shù)字量，因此該元件也就變成為可數(shù)字化控制的流體元件。這里的流體 動(dòng)力元件可以是液壓缸、馬達(dá)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可以是用來(lái)控制泵、閥、馬達(dá) 等的參數(shù)調(diào)整機(jī)構(gòu)。
如果要同時(shí)控制多個(gè)流體動(dòng)力元件，計(jì)算機(jī)可輸出……ok/W。的數(shù)字 信號(hào)，使其中對(duì)應(yīng)這些流體動(dòng)力元件的數(shù)位上的信號(hào)d二l(fO、 1…n-1)，而
其它數(shù)位上的信號(hào)為"0"，則信號(hào)為"1"的數(shù)字線使對(duì)應(yīng)的固態(tài)繼電器(SSR) 得電，從而開(kāi)啟相應(yīng)的電磁換向閥，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)這些流體動(dòng)力元件的控制。 具體對(duì)各個(gè)流體動(dòng)力元件控制的實(shí)施過(guò)程，與前述控制一個(gè)流體動(dòng)力元件的 工作過(guò)程完全相同。
本發(fā)明提出的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，能同時(shí)生成多路的脈沖 數(shù)字流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)工作對(duì)象的并行控制。打個(gè)比方來(lái)說(shuō)，就好像計(jì)算 機(jī)中的多核處理器，它是在一個(gè)處理器內(nèi)配備多個(gè)執(zhí)行內(nèi)核，可以同時(shí)執(zhí)行 多個(gè)任務(wù)。脈沖數(shù)字流的發(fā)生機(jī)理由凸輪轉(zhuǎn)子式的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)代替了以前 諸項(xiàng)專利及專利申請(qǐng)中的活塞缸式的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是一種新型的脈沖 數(shù)字流發(fā)生裝置。同現(xiàn)有的脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置相比較，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn) 和特點(diǎn)
(1 )大大提高流體脈沖發(fā)生的頻率，可以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高速運(yùn)動(dòng)要求， 改善被控系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的快速性。
(2) 具有良好的制造上的工藝性，使多路脈沖數(shù)字流的獲取更加方便。 事實(shí)上，只要添加一個(gè)盤形凸輪機(jī)構(gòu)，就可以增多生成的脈沖數(shù)字流路數(shù)。
(3) 能以并行方式對(duì)多個(gè)工作對(duì)象實(shí)現(xiàn)同步或異步控制，可滿足復(fù)雜系 統(tǒng)的各種工況要求，如多缸相互獨(dú)立運(yùn)動(dòng)、多缸同步或定比運(yùn)動(dòng)、多缸插補(bǔ) 運(yùn)動(dòng)、多缸順序運(yùn)動(dòng)等等。
(4) 使生成的流體脈沖的量化單位具有較高的穩(wěn)恒度。
(5) 實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)流體脈沖的細(xì)分，提高控制精度。
鑒于以上幾點(diǎn)，凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置對(duì)于實(shí)現(xiàn)各種流體動(dòng)力 元件以及整個(gè)流體系統(tǒng)的數(shù)字化控制，推廣計(jì)算機(jī)技術(shù)在流體傳動(dòng)與控制領(lǐng) 域方面的應(yīng)用，構(gòu)建完全的數(shù)字流體系統(tǒng)，將起到有力的促進(jìn)作用。
權(quán)利要求
1.凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，包括流體脈沖發(fā)生器和電脈沖發(fā)生器，其特征在于流體脈沖發(fā)生器包括傳動(dòng)軸，在傳動(dòng)軸上安裝至少一個(gè)與其一同轉(zhuǎn)動(dòng)的盤形凸輪，每個(gè)盤形凸輪的輪廓曲線包括至少一個(gè)由一升程段和一回程段順連組成的循環(huán)單元，且循環(huán)單元中升程段輪廓曲線與回程段輪廓曲線鏡像對(duì)稱；在每個(gè)盤形凸輪周圍沿凸輪徑向方向設(shè)置至少一個(gè)柱塞缸，柱塞缸的柱塞在盤形凸輪的驅(qū)動(dòng)下做循環(huán)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；每個(gè)柱塞缸的柱塞腔都對(duì)應(yīng)有一個(gè)單向閥支路，每個(gè)單向閥支路包括兩個(gè)串接的單向閥，柱塞腔與兩個(gè)單向閥之間的節(jié)點(diǎn)聯(lián)通，單向閥支路的輸入端用于與油源連通，單向閥支路的輸出端用于輸出流體脈沖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，其特征在 于所述盤形凸輪的每個(gè)循環(huán)單元中升程段和回程段的輪廓曲線均由首、尾 兩端的圓弧段和中間連接兩圓弧段的過(guò)渡曲線段組成，該過(guò)渡曲線段的形狀 為阿基米德螺線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，其特征在 于所述盤形凸輪的每一升程段輪廓曲線所占的角度和每一回程段輪廓曲線 所占的角度均稱為范圍角，盤形凸輪上各個(gè)范圍角在凸輪的圓周方向相互均 等。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，其特征在 于盤形凸輪的輪廓曲線中所包含循環(huán)單元的個(gè)數(shù)稱為作用次數(shù)入，每個(gè)盤 形凸輪周圍所設(shè)置的柱塞缸的數(shù)目是Z二A XI，當(dāng)柱塞缸為兩個(gè)或者兩個(gè)以上時(shí)，各柱塞缸在凸輪圓周方向均布，每個(gè)柱塞缸單向閥支路的輸出獨(dú)立構(gòu)成 一路流體脈沖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，其特征在 于盤形凸輪的輪廓曲線中所包含循環(huán)單元的個(gè)數(shù)稱為作用次數(shù)A，每個(gè)盤 形凸輪周圍所設(shè)置的柱塞缸的數(shù)目是Z二入X2，各柱塞缸在凸輪圓周方向均 布，每?jī)蓚€(gè)相鄰柱塞缸的單向閥支路的輸出合并在一起構(gòu)成一路流體脈沖。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，其特征 在于傳動(dòng)軸上安裝的盤形凸輪為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，各盤形凸輪的輪廓曲 線中所包含循環(huán)單元的個(gè)數(shù)相等；所有盤形凸輪的安裝方位相同或者相差一 個(gè)或幾個(gè)盤形凸輪升程段輪廓曲線所占角度；各盤形凸輪四周的柱塞缸的數(shù) 目相等。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，其特征 在于所述電脈沖發(fā)生器包括用于將流體脈沖發(fā)生器屮柱塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)的位置檢測(cè)傳感器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，其特征在 于所述位置檢測(cè)傳感器包括編碼光電開(kāi)關(guān)及與盤形凸輪同軸連接的增量式 碼盤，增量式碼盤上沿同一圓周方向布設(shè)有與柱塞缸數(shù)目相等、并一一對(duì)應(yīng) 的編碼透光孔，每個(gè)編碼透光孔分別與相應(yīng)柱塞缸壓油過(guò)程的起始位置相對(duì) 應(yīng)，編碼光電開(kāi)關(guān)與編碼透光孔的位置相應(yīng)，當(dāng)編碼透光孔經(jīng)過(guò)編碼光電開(kāi) 關(guān)時(shí)，電脈沖發(fā)生器給出電脈沖信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，其特征在 于增量式碼盤的另一圓周上，在與每個(gè)柱塞缸壓油過(guò)程相對(duì)應(yīng)的區(qū)段內(nèi)等 間隔地布設(shè)有細(xì)分透光孔，對(duì)應(yīng)細(xì)分透光孔位置有用于將單個(gè)流體脈沖轉(zhuǎn)換 成細(xì)分流體脈沖的細(xì)分光電開(kāi)關(guān)，當(dāng)細(xì)分透光孔經(jīng)過(guò)細(xì)分光電開(kāi)關(guān)位置時(shí)， 電脈沖發(fā)生器給出細(xì)分電脈沖信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，其特征在 于傳動(dòng)軸上安裝的盤形凸輪為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，各盤形凸輪的輪廓曲線 中所包含循環(huán)單元的個(gè)數(shù)相等；所有盤形凸輪的安裝方位相同或者相差一個(gè) 或幾個(gè)盤形凸輪升程段輪廓曲線所占角度；各盤形凸輪四周的柱塞缸的數(shù)目 相等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體系統(tǒng)的凸輪轉(zhuǎn)子式脈沖數(shù)字流發(fā)生裝置，采用凸輪轉(zhuǎn)子式的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的動(dòng)作，將流體系統(tǒng)中的工作介質(zhì)進(jìn)行離散、量化和編碼，把流體系統(tǒng)中連續(xù)流動(dòng)的模擬式流體轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗦房捎?jì)數(shù)的、可控的、確定量的一系列流體脈沖；這些一系列流體脈沖又有與其一一對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)相伴隨，形成多路脈沖數(shù)字流。各路脈沖數(shù)字流能以并行的方式對(duì)多個(gè)流體動(dòng)力元件進(jìn)行同步或異步的數(shù)字控制，以滿足復(fù)雜系統(tǒng)的各種控制要求；為了提高控制精度，本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)流體脈沖的細(xì)分。這對(duì)推廣計(jì)算機(jī)技術(shù)在流體傳動(dòng)與控制領(lǐng)域方面的應(yīng)用、構(gòu)建完全的數(shù)字流體系統(tǒng)將起到有力的促進(jìn)作用。
文檔編號(hào)F15B21/12GK101372994SQ200810141420
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者張志成 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)