CN100462572C - 智能移动作动轴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于航空、船舶、汽车及自动化机械中气液压机械结构的智能移动作动轴。本发明利用容栅的基本原理将“主栅”所需的基本结构集成在作动轴的表面上，实现结构件与传感器的集成设计。本发明采用非金属与金属材料间隔使用，并与作动轴基体牢固接合，使作动轴与环形读数头的金属层材料间的热膨胀系数、化学性能接近，因而可以应用于任意工作环境，作动器的可靠性高，产品体积小且成本低适用于批量生产。
Description
技术领域：本发明涉及一种用于航空、船舶、汽车及自动化机械中气液压机械结构的智能移动作动轴。
背景技术
作动器是航空、船舶、汽车及自动化机械中气液压机械结构的最终执行机构，面对E H A(electronic hydrolic actuator)等新型作动控制原理及电传的精度发展，以及环保，高可靠性，控制高精度的要求。
现有的作动器是由作动轴和位置传感器两部分组成，传感器置于作动筒平行的内侧或外侧，目前多数机构的位置传感器仍然为差动变压移动传感器，虽稳定性较好，但重量及余度设计均有其局限性，且信号为差压信号，线圈耗电量大，且需较准确的模数转化。面对更为稳定准确数字化控制，其应用已显示出其劣势。
电容式位移传感原理在我国发展已多年，并已得到了广泛的应用，其稳定性已在实际应用中得到了有效验证。但它只作为一个独立的传感器原理应用。
在日本出现过一种将导磁体集成在结构件的表层，但因其物理性能较差，未能够大批量应用于结构件中。
发明内容
本发明的目的是提供一种物理性能好的基于作动轴结构本体的智能移动作动轴。本发明的技术解决方案是，将金属、非金属层以环形栅状结构相间隔轴向集成在作动轴表面；环形读数头设置在作动轴的一端，环形读数头与作动轴表面间距为0.1-0.15mm；环形读数头内表面为金属、非金属层环形相间隔栅状结构，环形读数头径向钻引线孔，埋入引线与金属层相接；环形读数头的金属层与作动轴金属层的热膨胀系数一致。作动轴与环形读数头的金属层厚度为0.15mm-0.20mm，作动轴与环形读数头的金属层与非金属层的宽度为0.8-10mm。环形读数头的内表面采用叠环式结构，金属环及非金属环按顺序层叠。作动轴表面金属层的材料指Cr或Ni。作动轴非金属层材料包括硬度大于H V 400、抗击穿电压为>1000V、热膨胀系数(6.5-11)×10-6K-1的树脂或Al2O3。环形读数头的非金属层的材料包括热膨胀系数(6.5-11)×10-6K-1、硬度小于HB150的树脂。本发明基于作动轴的结构本体，在其表面上集成设计容栅结构，以实现作动轴本身与位移传感器的集成，使之成为智能位移作动轴设计。
本发明利用容栅的基本原理将“主栅”所需的基本结构集成在作动轴的表面上，实现结构件与传感器的集成设计。本发明采用非金属与金属材料间隔使用，并与作动轴基体牢固接合，使作动轴与环形读数头的金属层材料间的热膨胀系数、化学性能接近，因而可以应用于任意工作环境，作动器的可靠性高，产品体积小且成本低适用于批量生产。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明作动轴结构示意图；
图3为本发明环形读数头结构示意图；
图4为本发明环形读数头叠环式结构示意图。
具体实施方式
将金属层1、非金属层2以环形栅状结构轴向集成在作动轴3表面；环形读数头4设置在作动轴3的一端，与作动筒端盖联接在一起，环形读数头4与作动轴3表面间距为0.1-0.15mm；环形读数头4内表面为金属层5、非金属层6环形栅状结构，环形读数头4径向钻引线孔7，埋入引线与金属层5相接；环形读数头4的金属层5与作动轴3金属层1的热澎胀系数一致。作动轴3与环形读数头4的金属层1、5的厚度均为0.15mm-0.20mm，金属层1、5与非金属层2、6的表层宽度根据分辨率选择范围是0.8-10mm，表层精度控制为尺寸指标的1％以上。环形读数头4的内表面采用叠环式结构，金属环10及非金属环9按顺序层叠。金属层1选用Cr或Ni导电且硬度性能较好的材料，金属层5选用Cr、Ni或Ag、Au等导电性能较好的材料。非金属层2材料指硬度大于H V 400、抗击穿电压为>1000V、热膨胀系数(6.5-11)×10-6K-1的树脂或Al2O3。环形读数头4的非金属层6的材料包括热膨胀系数(6.5-11)×10-6K-1、硬度小于HB150的树脂。
实施例一
选用结构钢做为作动轴的本体材料。采用超精车的方法生成作动轴本体，粗糙度Ra0.8以上，智能层预留厚度0.15-0.20mm，表面等离子喷涂Al2O3，厚度0.2-0.3mm，磨削外圆表面到作动轴使用直径，金刚石车环带，宽度按设计需求，深度0.1-0.15mm，等离子喷涂Cr，厚度以填满车削环带为在最优，磨削外圆到作动轴使用直径。所有表层的结合强度，应大于>20Mpa。
采用树脂材料构建本体，在本体径向钻引线孔，预埋引线，精车内孔，与作动轴间隙设计0.1-0.15mm，内表面真空电子镀金，厚度0.005-0.015mm，金刚石车削内孔成环状，宽度按设计需求。结合强度>5Mpa。
实施例二
选用结构钢做为作动轴的本体材料。作动轴形成工艺：采用超精车的方法生成作动轴本体，粗糙度Ra0.8以上，智能层预留厚度0.15-0.20mm，刷涂高强度树脂，厚度大于0.4mm，超精车外圆及环带，外圆直径到作动轴使用直径，环带宽度按设计需求，深度0.1-0.15mm，采用电镀方法槽内镀Cr，镀前所镀位置刷介质胶，镀层厚度大于0.4mm。金刚石车外圆，直径到使用尺寸。采用叠环式结构，即宽度为设计需求的金属环及非金属环按顺序叠在一起，叠层粘结，其厚度按设计要求即可。
Claims (6)
1.一种智能移动作动轴，其特征是，将金属、非金属层以环形栅状结构相间隔轴向集成在作动轴表面；环形读数头设置在作动轴的一端，环形读数头与作动轴表面间距为0.1-0.15mm；环形读数头内表面为金属、非金属层环形相间隔栅状结构，环形读数头径向钻引线孔，埋入引线与金属层相接；环形读数头的金属层与作动轴金属层的热膨胀系数一致。
2.根据权利要求1所述的智能移动作动轴，其特征是，作动轴与环形读数头的金属层厚度为0.15mm-0.20mm，作动轴与环形读数头的金属层与非金属层的宽度为0.8-10mm。
3.根据权利要求1所述的智能移动作动轴，其特征是，环形读数头的内表面采用叠环式结构，金属环及非金属环按顺序层叠。
4.根据权利要求1所述的智能移动作动轴，其特征是，作动轴表面金属层的材料指Cr或Ni。
5.根据权利要求1所述的智能移动作动轴，其特征是，作动轴非金属层材料包括硬度大于HV400、抗击穿电压为>1000V、热膨胀系数(6.5-11)×10-6K-1的树脂或Al2O3。
6.根据权利要求1所述的智能移动作动轴，其特征是，环形读数头的非金属层的材料包括热膨胀系数(6.5-11)×10-6K-1、硬度小于HB150的树脂。
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