一种长方形智能阀门定位器的位移测量装置的制造方法
一种长方形智能阀门定位器的位移测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种定位机构，更特别地说，是指一种长方形智能阀门定位器。是利用 外部气源来对推动阀门执行机构的气缸的行程进行驱动，实现对调节型阀门或开关阀开度 的控制的定位器。
【背景技术】
[0002] 生产过程的自动控制简称过程控制，它在工业生产中占有极其重要的地位。过程 控制的质量很大程度上决定于过程控制仪表，它包括变送器、调节器、执行器以及各种辅助 控制装置等。一种辅助控制仪表叫做阀门定位器，是各国竞相研究的对象，它在一定程度上 决定了过程控制的调节品质，且随着过程控制水平的发展，定位器也必须不断发展以满足 现代生产对过程控制的要求。
[0003] 阀门定位器，按结构分气动阀门定位器、电气阀门定位器及智能阀门定位器，是调 节阀的主要附件，通常与气动调节阀配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出 信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器， 阀位状况通过电信号传给上位系统。
[0004] 目前定位器的研究热点主要在于智能阀门定位器，使用的电气阀门定位器采用的 是机械式力平衡原理，存在一些不足且不能满足过程控制发展的需要。智能阀门定位器集 合了机械、电子、通讯以及控制理论知识和相关软件知识，是一个跨学科的智能产品。在化 工、制药、电力、材料、科学研究、生命科学、机械工业、电子工业等军民领域具有非常广泛的 应用前景。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有调节阀的阀门开度不能有效控制，本发明设计的一种适用于驱动气 动执行机构的本安型、长方形智能阀门定位器。该定位器通过气动单元装置7控制外部气源 的进气量，并与位移测量装置6和定位装置8所反馈的位移信号进行比较，从而实现对调节 型阀门或开关阀开度的控制。对外部壳体采用通用密封结构和专用密封圈相结合，采用组 合叠落形式使各功能块实现互联，实现单作用和双作用气动执行机构的控制。本发明设计 的定位器能够实现线位移和角位移两种测量方式，并且能有效提高控制效率和节省气量。
[0006] 本发明是一种长方形智能阀门定位器的位移测量装置，其包括有旋转盘(6A)、角 行程大齿轮(6B)、角行程小齿轮(6C)、主轴(6D)、弹性组件(6E)、FA轴承(6F)、FB轴承(6G)、 轴密封圈(6H);
[0007] 旋转盘(6A)的中心处设有FA中心通孔(6A2)，所述FA中心通孔(6A2)内设有FA凸圆 台（6A21)和FB凸圆台（6A22);FA凸圆台（6A21)与FB凸圆台（6A22)之间是FA环形凹槽 (6A23)；
[0008] 旋转盘(6A)的上盘面板(6A1)上设有FA减重凹槽(6A11)、FA沉头腔(6A12);该FA沉 头腔(6A12)用于放置FA弹性挡圈(61);
[0009] 旋转盘(6A)的下盘面板(6A3)的外缘上设有上齿(6A31)，上齿(6A31)与角行程大 齿轮(6B)的下齿(6B3)啮合；
[0010] 旋转盘(6A)的下方设有FA圆台（6A4)、FA锥圆台（6A5)，FA圆台（6A4)的外壁与下盘 面板(6A3)之间设有FA加强筋(6A6)，FA圆台（6A4)的内壁与FA锥圆台（6A5)的外壁之间设有 FB加强筋(6A7);所述FB加强筋(6A7)之间是FB减重凹槽(6A8);
[0011]角行程大齿轮（6B)的中间是FB中心通孔(6B8)，所述FB中心通孔(6B8)用于主轴 (6D)的一端穿过;角行程大齿轮(6B)的一端是大齿轮齿盘(6B1)，该大齿轮齿盘(6B1)的内 壁(6B1-1)上设有与齿轮轴(8F)上的驱动齿(8F12)啮合的驱动齿，角行程大齿轮(6B)的另 一端是大齿轮外凸圆体(6B2);所述大齿轮齿盘(6B1)的外缘上设有外齿形(6B1-1);
[0012]角行程大齿轮(6B)的A板面(6B-1)从外向里设有下齿(6B3)、第一凹腔(6B4)、第二 凹腔(6B5)、第三凹腔(6B6)、第四凹腔(6B7);所述第三凹腔(6B6)用于放置旋转盘(6A)的FA 圆台（6A4);所述第二凹腔(6B5)为锥形凹腔;所述第二凹腔(6B5)用于过渡旋转盘(6A)的FA 圆台（6A4)安装，实现FA圆台（6A4)在第三凹腔（6B6)内的运动不被干涉；所述第四凹腔 (6B7)用于放置旋转盘(6A)的FA锥圆台（6A5);
[0013] 角行程大齿轮(6B)的B板面(6B-2)从外向里设有第七凹腔(6B10)、大齿轮外凸圆 体(6B2)、第六凹腔(6B9)、大齿轮内凸圆体(6B14);所述大齿轮内凸圆体(6B14)上均匀分布 有FA锥凸块(6B11)、FB锥凸块(6B12)、FC锥凸块(6B13)，所述三个锥凸块(6B11、6B12、6B13) 分别置于与角行程小齿轮(6C)的小齿轮内凸圆体(6C6)上，且通过FA倾斜凸块(6C61)、FB倾 斜凸块(6C62)、FC倾斜凸块(6C63)进行圆周内的限位;所述大齿轮外凸圆体(6B2)的内壁上 设有内凸块(6B22)，且内凸块(6B22)上设有盲孔(6B21)，该盲孔(6B21)内内安装有螺纹镶 嵌圈；所述内凸块(6B22)置于弧形孔(6C21)中；弧形孔(6C21)与内凸块(6B22)的配合，实现 了角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮(6C)的初始位置安装；
[0014] 角行程小齿轮(6C)的中间是FC中心通孔(6C3)，所述FC中心通孔(6C3)用于主轴 (6D)的一端穿过;角行程小齿轮(6C)的一端是小齿轮齿盘(6C1)，角行程小齿轮(6C)的另一 端是小齿轮外凸圆体(6C2);
[0015] 所述小齿轮齿盘(6C1)的外缘上间隔均匀分布有凸起(6C1-1)和凹槽(6C1-2);
[0016] 所述小齿轮外凸圆体(6C2)上设有弧形孔(6C21)，该弧形孔(6C21)用于放置角行 程大齿轮(6B)的内凸块(6B22);所述小齿轮外凸圆体(6C2)的外缘面上设有外凸块(6C22)、 FA挡块(6C23)和FB挡块(6C24)，利用外凸块(6C22)与角行程大齿轮(6B)的第六腔(6B9)的 外壁接触，防止了角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮(6C)之间安装时的过紧装配;通过FA 挡块(6C23)与FB挡块(6C24)之间形成的缺口，能够阻止因尘土进入造成的角行程大齿轮 (6B)与角行程小齿轮(6C)之间抱死，有利于提高定位器的测量精度；
[0017] 角行程小齿轮（6C)的A板面(6C-1)从外向里设有FA凹腔（6C4)、小齿轮内凸圆体 (6C6);所述FA凹腔(6C4)用于放置角行程大齿轮(6B)的大齿轮内凸圆体(6B14);所述小齿 轮内凸圆体（6C6)上均匀分布设有FA倾斜凸块（6C61)、FB倾斜凸块（6C62)、FC倾斜凸块 (6C63);FA倾斜凸块(6C61)与FA倾斜凸块(6C61)的端面接触，FB倾斜凸块(6C62)与FB倾斜 凸块(6C62)的端面接触，FC倾斜凸块(6C63)与FC倾斜凸块(6C63)的端面接触，用于限位角 行程大齿轮(6B)在角行程小齿轮(6C)上的转动范围；
[0018] 弹性组件（6E)包括有FA垫片（6E1)、FB垫片（6E2)、FC垫片（6E3)、ro垫片（6E4)、FA 碟磺(6E6)、FB碟磺(6E7)和FC弹性挡圈（6E5);FB垫片6E2与FC垫片6E3之间是FC弹性挡圈 6E5;FA碟簧(6E6)的上下分别是FA垫片（6E1)与FB垫片（6E2)，且FA碟簧(6E6)、FA垫片（6E1) 和FB垫片(6E2)构成上簧组;所述上簧组套接在主轴(6D)的FC圆柱段(6D3)上;FB碟簧(6E7) 的上下分别是FC垫片(6E3)与Π )垫片(6E4)，且FB碟簧(6E7)、FC垫片(6E3)和FD垫片(6E4)构 成下簧组;所述下簧组套接在主轴(6D)的FB圆柱段(6D2)上，且位于FA轴承(6F)的上方； [00 19] 轴密封圈（6H)的中心是供主轴(6D)穿过的中心通孔(6H3)，轴密封圈（6H)上设有 圆形外环(6H1)、锥形内环(6H2)，圆形外环(6H1)与锥形内环(6H2)之间是F环形腔(6H4);轴 密封圈(6H)的锥形内环(6H2)的收缩端与主轴(6D)的FA圆柱段(6D1)套接，且轴密封圈(6H) 安装在底座(2)的BD通孔(2E1)中；
[0020] 主轴(6D)从下至上顺次设有FA圆柱段(6D1)、FA凹槽段(6D11)、FB圆柱段(6D2)、FB 凹槽段(6D12)、FC圆柱段(6D3)、FC凹槽段(6D13)、Π )圆柱段(6D4)、FD凹槽段(6D14)、FE圆柱 段(6D5)、FE 凹槽段(6D15);
[00211 FA圆柱段(6D1)用于穿过底座(2)上的BD通孔(2E1);
[0022] FB圆柱段(6D2)用于安装FB轴承(6G);
[0023] FC圆柱段(6D3)用于安装弹性组件(6E)的上簧组；
[0024] Π )圆柱段(6D4)和FE圆柱段(6D5)置于旋转盘(6A)的FA环形凹槽(6A23)内；
[0025] FA凹槽段(6D11)用于放置FB弹性挡圈（62);
[0026] FB凹槽段(6D12)用于放置FC弹性挡圈（6E5);
[0027] FC凹槽段(6D13)用于放置FB碟磺(6E7);
[0028] Π )凹槽段(6D14)用于放置FA碟磺(6E6);
[0029] FE凹槽段(6D15)用于放置FA弹性挡圈（61)。
[0030]本发明设计的智能阀门定位器的优点在于：
[0031] ①各部分连接可靠、牢固、密封性好、定位准确、易于安装，满足在工业现场实现气 动控制，可分别实现单作用和双作用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于维修和 更换。
[0032] ②观察窗、位移测量机构、定位盘、电路支撑结构、气路结构便于加工、工艺性好， 易于与电气控制的兼容和可靠衔接。
[0033]③密封圈保证了安装后的密封性，防灰尘，易于旋紧、旋下清理，提高了安装、调试 的方便性，也保证了内部电气元件的可靠性。
[0034] ④实现线位移和角位移两种测量方式。
[0035] ⑤在气动单元装置中，（1)电磁阀是通用高可靠性电磁阀，分组实现单作用和双作 用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于维修和更换；（2)阀板便于加工、工艺性 好，他的空腔易于实现开启和关闭时的缓冲，控制柔度好，易于与电气控制的兼容和可靠衔 接；（3)滤气隔圈保证了安装后的密封性，防灰尘，易于旋紧、旋下清理，提高了安装、调试的 方便性，也保证了内部电气元件的可靠性。
[0036] ⑥在位移测量装置中，（1)位移传感器是通用高可靠性传感器，可分别实现单作用 和双作用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于维修和更换，可以实现线位移和角 位移两种测量方式；（2)旋转盘、角行程大小齿轮便于加工、工艺性好，易于与电气控制的兼 容和可靠衔接；（3)密封圈保证了安装后的密封性，防灰尘，易于旋紧、旋下清理，提高了安 装、调试的方便性，也保证了内部电气元件的可靠性。
【附图说明】
[0037] 图1是本 发明的智能阀门定位器的正视图。
[0038] 图IA是本发明的智能阀门定位器的立体图。
[0039] 图IB是本发明的智能阀门定位器的另一视角立体图。
[0040] 图IC是本发明的智能阀门定位器的底座与气动部分的结构图。
[0041] 图ID是本发明的智能阀门定位器未装配壳体的结构图。
[0042] 图IE是本发明的智能阀门定位器未装配壳体的另一视角结构图。
[0043]图IF是本发明的智能阀门定位器的分解图。
[0044] 图2是本发明智能阀门定位器中壳体部分的外部结构图。
[0045] 图2A是本发明智能阀门定位器中壳体部分的A-A剖视图。
[0046]图2B是本发明智能阀门定位器中壳体部分的上盖结构图。
[0047]图2C是本发明智能阀门定位器中壳体部分的底座结构图。
[0048]图2D是本发明智能阀门定位器中壳体部分的底座另一视角结构图。
[0049]图2E是本发明智能阀门定位器中壳体部分的内护盖结构图。
[0050]图2F是本发明智能阀门定位器中壳体部分的内护盖另一视角结构图。
[0051] 图2G是本发明智能阀门定位器中壳体部分的内护盖的底板面的结构图。
[0052] 图3是本发明智能阀门定位器中换挡定位与位移测量组合的正视图。
[0053] 图3A是本发明智能阀门定位器中换挡定位与位移测量组合的俯视图。
[0054] 图3B是本发明智能阀门定位器中换挡定位与位移测量组合的立体图。
[0055] 图3C是本发明智能阀门定位器中换挡定位与位移测量组合的另一视角立体图。
[0056] 图4是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的结构图。
[0057] 图4A是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的另一视角结构图。
[0058]图4B是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的分解图。
[0059]图4C是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的齿轮轴的结构图。
[0060]图4D是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的换位凸轮的结构图。
[0061] 图4E是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的换挡支架的结构图。
[0062] 图4F是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的换挡支架的另一视角结构图。
[0063] 图5是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的正视图。
[0064] 图5A是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的剖视图。
[0065]图5B是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的分解图。
[0066] 图5C是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的结构图。
[0067] 图f5D是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的另一视角结构图。
[0068]图5E是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的旋转盘的结构图。
[0069] 图5F是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的旋转盘的另一视角结构图。
[0070] 图5G是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程大齿轮的正视图。
[0071] 图5H是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程大齿轮的剖视图。
[0072] 图51是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程大齿轮的结构图。
[0073]图5J是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程大齿轮的另一视角结构 图。
[0074]图5K是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程小齿轮的正视图。
[0075] 图5L是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程小齿轮的剖视图。
[0076] 图5M是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程小齿轮的结构图。
[0077] 图5N是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程小齿轮的另一视角结构 图。
[0078] 图6是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的结构图。
[0079] 图6A是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的另一视角结构图。
[0080] 图6B是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的导气板结构图。
[0081] 图6C是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的导气板另一视角结构图。
[0082] 图6D是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的气路底板结构图。
[0083] 图6E是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的气路底板另一视角结构图。
【具体实施方式】
[0086] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0087] 本发明设计的是一种长方形智能阀门定位器，其包括有上盖1、底座2、底座密封圈 3、内护盖4、内支架5、位移测量装置6、气动单元装置7和换挡定位装置8。其中，上盖1、底座 2、底座密封圈3、内护盖4和内支架5构成长方形智能阀门定位器的电磁屏蔽封装壳体装置。 在本发明中，底座密封圈3选用天然橡胶加工。
[0088] 在本发明中，在上盖1和底座2的内壁镀有金属铝层，以实现电磁屏蔽。
[0089] 上盖 1
[0090] 参见图1、图1A、图1B、图1F、图2、图2A、图2B所示，上盖1为一体成型结构件。上盖I 的上面板IA上设有矩形孔IAl;该矩形孔IAl处设置有透明材料加工的观察窗（如玻璃窗或 塑料窗等），通过观察窗能够观察到电子显示屏中显示出的定位器的参数信息或者参数设 置信息。上盖1的底面板IB两侧分别设有用于安装固定的AA通孔1B1。上盖1的底部设有A密 封凸台1E，该A密封凸台IE与底座2的B密封凸台2-1之间安装有底座密封圈3,通过底座密封 圈3夹持在A密封凸台IE与B密封凸台2-1之间实现了上盖1与底阀座2的密封。上盖1的内部 为空腔1C，该空腔IC内用于放置智能阀门定位器的零部件。为了提高对上盖1的结构强度， 在空腔IC内部设置了一些加强筋1D。
[0091] 在本发明中，上盖1的空腔IC内表面镀有铝金属材料(或者铝基合金材料）的电磁 屏蔽层，通过所述电磁屏蔽层实现对定位器的零部件的电磁屏蔽，从而达到保护电气系统 的可靠性的目的。
[0092] 在本发明中，上盖1可以采用非金属材料加工。如塑料、PC材料、PVC材料、ABS材料 等。
[0093] 底座 2
[0094] 参见图1、图IA~图1C、图1F、图2A、图2C、图2D所示，底座2为一体成型结构体。底座 2为开口的箱式结构体，参见图IF所示，即底座2上设有前面板2A、左面板2B、后面板2C、右面 板2D和底面板2E。底座2的前面板2A上设有用于安装消声器IOC的BA通孔2A1。在本发明中， 消声器IOC选用奉化市永强过滤器材厂生产的G1/4消声器。
[0095]在本发明中，为了实现与底座2的固定安装，在底座2的一些盲孔中安装有螺纹镶 嵌圈21(如图IF所示）。所述螺纹镶嵌圈21为深圳市恒纳威五金制品有限公司生产。在底座2 的多个盲孔中分别放置螺纹镶嵌圈21，能够方便地实现与底座2的固定安装。利用螺纹镶嵌 圈21来螺纹连接其他零件，减小了底座2的加工成本，降低了底座2的加工工艺。可以采用注 塑成型工艺来一次成型制作底座2。
[0096]参见图IF所示，底座2的左面板2B上设有用于安装管接头IOA的BB通孔2B1、用于安 装管接堵头IOB的BC通孔2B2。所述管接头IOA用于接入电线。
[0097] 参见图1A、图2C所示，底座2的右面板2D上设有A气塞沉头腔2D3、B气塞沉头腔2D4、 C气塞沉头腔2D5、A-A通孔2D1、A-B通孔2D2、AA限位圆台2D-1和AB限位圆台2D-2; A气塞沉头 腔2D3用于安装A气塞10D，且A气塞沉头腔2D3内设有A气流通孔2D31;B气塞沉头腔2D4用于 安装B气塞10E，且B气塞沉头腔2D4内设有B气流通孔2D41;C气塞沉头腔2D5用于安装C气塞 10F，且C气塞沉头腔2D5内设有C气流通孔2D51;A-A通孔2D1和A-B通孔2D2中分别安装有螺 纹镶嵌圈，该螺纹镶嵌圈用于与气动单元装置7中的螺钉连接，实现气动单元装置7的导气 板7B与右面板2D的固定;AA限位圆台2D-1置于导气板7B的G-A限位孔7B-1中，AB限位圆台 2D-2置于导气板7B的G-B限位孔7B-2中。
[0098] 参见图2C所示，底座2的底面板2E的外部设有BD通孔2E1、BE通孔2E2、AA沉头盲孔 2E3和AA沉头通孔2ELAA沉头盲孔2E3内安装有螺纹镶嵌圈21 〇BD通孔2E1用于齿轮-主轴组 件6的主轴6D穿过。
[0099]参见图1F、图2D所示，底座2的内部设有隔板2E5,该隔板2E5将底座2的腔体分为两 个腔室，一个腔室用于固定换挡定位组件8和齿轮-主轴组件6,另一个腔室用于固定气动单 元装置7、且通过导气板7将外部的气源导入气动单元装置7中。
[0100]参见图2D所示，底座2的底面板2E上设有AA支撑柱体2F1、AB支撑柱体2F2、AC支撑 柱体2F3、AD支撑柱体2F4、AE支撑柱体2F5;
[0101] AA支撑柱体2F1上设有BA限位盲孔2F1-1，BA限位盲孔2F1-1内安装有螺纹镶嵌圈。 [0102] AB支撑柱体2F2上设有BB限位盲孔2F2-1，BB限位盲孔2F2-1内安装有螺纹镶嵌圈。 C螺钉9C穿过内护盖4的AC护板4C上的AA通孔圆台4C1的通孔后，螺纹连接在所述M限位盲 孔2F1-1的螺纹镶嵌圈上;D螺钉9D穿过内护盖4的AC护板4C上的AB通孔圆台4C2的通孔后， 螺纹连接在所述BB限位盲孔2F2-1的螺纹镶嵌圈上;通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合，实现了 将内护盖4的AC护板4C与底座2的底面板2E的固定。
[0103] AC支撑柱体2F3上设有BC限位盲孔2F3-1，BC限位盲孔2F3-1内安装有螺纹镶嵌圈。 [0104] AD支撑柱体2F4上设有BD限位盲孔2F4-1，BD限位盲孔2F4-1内安装有螺纹镶嵌圈。 (如图2F所示)E螺钉9E穿过内支架5的DA加强筋5C1上的DA通孔5C11后，螺纹连接在所述BC 限位盲孔2F3-1的螺纹镶嵌圈上;F螺钉9F穿过内支架5的DB加强筋5C2上的DB通孔5C21后， 螺纹连接在所述BD限位盲孔2F4-1的螺纹镶嵌圈上;通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合，实现了 将内支架5的EC护板5C与底座2的底面板2E的固定。
[0105] AE支撑柱体2F5的中部是BD通孔2E1，该BD通孔2E1用于齿轮-主轴组件6的主轴6D 穿过。AE支撑柱体2F5的周边设有BA支撑臂2F51、BB支撑臂2F52、BC支撑臂2F53和BD支撑臂 2F54。这四个支撑臂（2F51、2F52、2F53、2F54)的背部设计为盲孔，而盲孔内安装有螺纹镶嵌 圈，通过此处的四个螺纹镶嵌圈与螺钉的配合，能够将本发明设计的智能阀门定位器与外 部的平台进行安装。在BA支撑臂2F51上设有BE限位盲孔2F5-1，BE限位盲孔2F5-1内安装有 螺纹镶嵌圈；一螺钉穿过换挡定位装置8的换挡支架8D上的HB通孔8D21后，螺纹连接在所述 BE限位盲孔2F5-1的螺纹镶嵌圈上，通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合，实现了将换挡支架8D与 底座2的底面板2E的固定。
[0106] 在BB支撑臂2F52上设有BF限位盲孔2F5-2，BF限位盲孔2F5-2内安装有螺纹镶嵌 圈；（如图IC、图2F所示)G螺钉9G穿过内支架5的EF护板5F的EB通孔圆台5F1的EC通孔5F2后， 螺纹连接在所述BF限位盲孔2F5-2的螺纹镶嵌圈上，通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合，实现了 将内支架5的EF护板5F与底座2的底面板2E的固定。
[0107] 参见图2D所示，底座2的底面板2E上还设有M支撑柱体2F21、BB支撑柱体2F22、BC 支撑柱体2F23、BD支撑柱体2F24;BA支撑柱体2F21上设有B-A限位盲孔2F211，B-A限位盲孔 2F211内安装有螺纹镶嵌圈；BB支撑柱体2F22上设有B-B限位盲孔2F221，B-B限位盲孔2F221 内安装有螺纹镶嵌圈；BC支撑柱体2F23上设有B-C限位盲孔2F231，B-C限位盲孔2F231内安 装有螺纹镶嵌圈；BD支撑柱体2F24上设有B-D限位盲孔2F241，B-D限位盲孔2F241内安装有 螺纹镶嵌圈。（如图6、图6A所示)GC螺钉7K穿过气路底板7C上的通孔后，螺纹连接在B-D限位 盲孔2F241的螺纹镶嵌圈上;⑶螺钉7L穿过气路底板7C上的通孔后，螺纹连接在B-C限位盲 孔2F231的螺纹镶嵌圈上;GE螺钉7M穿过气路底板7C上的通孔后，螺纹连接在B-A限位盲孔 2F211的螺纹镶嵌圈上；GF螺钉7N穿过气路底板7C上的通孔后，螺纹连接在B-B限位盲孔 2F221的螺纹镶嵌圈上;通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合，实现了将气路底板7C与底座2的底 面板2E的固定。为了实现对气源的密封，气路底板7C的下端面与底座2的气源腔之间在安装 时，安装了密封件7D。
[0108] 参见图2D所示，底座2的底面板2E上还设有A气源腔2G、B气源腔2H、C气源腔2I、D气 源腔2J、A气流通道2D31、B气流通道2D41、C气流通道2D51;四个气源腔（26、2!1、21、21)用于 存储通过气流通道(2031、2041、2051)进入的气体。
[0109] 在本发明中，A气塞10D、B气塞IOE和C气塞IOF的结构相同，选用江阴市青阳晶体宝 瓶盖厂生产的塑料气塞。
[0110] 在本发明中，底座2可以采用非金属材料加工。如塑料、PC材料、PVC材料、ABS材料 等。
[0111] 内护盖4
[0112] 内护盖4上设有AA护板4A、AB护板4B、AC护板4C、AD护板4D、上面板4E;
[0113] AC护板4C上设有AA通孔圆台4C1和AB通孔圆台4C2;所述AA通孔圆台4C1与底座2的 底面板2E的AA支撑柱体2F1对齐，使用螺钉穿过AA通孔圆台4C1后螺母连接在AA支撑柱体 2F1的螺纹孔中；所述AB通孔圆台4C2与底座2的底面板2E的AB支撑柱体2F2对齐，使用螺钉 穿过AB通孔圆台4C2后螺母连接在AB支撑柱体2F2的螺纹孔中。通过AA通孔圆台4C1与AA支 撑柱体2F1的配合，以及AB通孔圆台4C2与AB支撑柱体2F2的配合，实现了内护盖4的一端与 底座2的底面板2E的一端的固定。
[0114] 上面板4E上设有DA矩形孔4E1、DA通孔4E2、DB通孔4E3、DC通孔4E4、DA半圆盲孔 4E5,所述DA半圆盲孔4E5内设有DA通孔圆台4E51，使用一螺钉穿过DA通孔圆台4E51的通孔、 PCB板7A上的开口通孔7A-1后连接一螺母，实现内护盖4的AA护板4A与PCB板7A的固定。DA矩 形孔4E1与上盖1的上面板IA的矩形孔对齐。DA通孔4E2用于气动单元装置7中的GA按钮73穿 过。DB通孔4E3用于气动单元装置7中的GB按钮74穿过。DC通孔4E4用于气动单元装置7中的 GC按钮75穿过。
[0115] 在本发明中，为了加强内护盖4的承载能力，在内护盖4上设有DA加强筋4F1、DB加 强筋4F2。
[0116] 在本发明中，内护盖4可以采用非金属材料加工。如塑料、PVC材料、ABS材料等。
[0117] 内支架5
[0118] 内支架5上设有EA护板5A、EB护板5B、EC护板5C、ED护板5D、EE护板5E、EF护板5F、EG 护板5G AE护板5E位于ED护板的下方。EC护板5C与EF护板5F在同一平面上。EA护板5A与EB 护板5B平行放置。
[0119] EA护板5A的上端设有EA限位件51A和EB限位件51B。限位件（51A、51B)由限位圆柱 和限位矩形块构成。
[0120] EB护板5B的上端设有EC限位件51C和ED限位件51D。限位件（51C、51D)由限位圆柱 和限位矩形块构成。在本发明中，EA限位件51A与EC限位件51C相对设置，EB限位件51B与ED 限位件51D相对设置。EA限位件51A插入气动单元装置7的PCB板7A的GA开口槽-通孔对7A1 中；EB限位件51B插入气动单元装置7的PCB板7A的GB开口槽-通孔对7A2中；EC限位件51C插 入气动单元装置7的PCB板7A的GC开口槽-通孔对7A3中;ED限位件5ID插入气动单元装置7的 PCB板7A的⑶开口槽-通孔对7A4中。通过EA护板5A、EB护板5B上端设置的限位件，与PCB板7A 上设置的开口槽-通孔对相配合，能够阻止PCB板7A在磁屏蔽密封壳体内的移动。
[0121] EC护板5C的A板面5C-1上设有EA加强筋5C1、EB加强筋5C2和EA隔板5C4JA加强筋 5C1上设有EA通孔5C11，该EA通孔5C11用于C螺钉9C穿过(如图IC所示）;EB加强筋5C2上设有 EB通孔5C21，该EB通孔5C21用于D螺钉9D穿过(如图IC所示hEC护板5C的B板面5C-2上设有 EA限位柱5C3，所述EA限位柱5C3置于底座2的B-C限位盲孔2F31中。
[0122] EF护板5F的A板面5F-1上设有EB通孔圆台5F1，所述EB通孔圆台5F1的中心是EC通 孔5F2，该EC通孔5F2用于G螺钉9G穿过（如图IC所示）JF护板5F的B板面5F-2上设有EB限位 柱5F3,所述EB限位柱5F3置于底座2的BG限位盲孔2F5-3中。
[0123] 在本发明中，内支架5可以采用非金属材料加工。如塑料、PVC材料、ABS材料等。
[0124] 位移测量装置6
[0125] 参见图5、图5A、图5B、图5C、图5D所示，位移测量装置6包括有旋转盘6A、角行程大 齿轮6B、角行程小齿轮6C、主轴6D、弹性组件6E、FA轴承6F、FB轴承6G、轴密封圈6H。角行程大 齿轮6B的大齿轮齿盘内壁上设有内驱动齿6B1A，角行程大齿轮6B的大齿轮外凸圆体6B2的 外壁上设有外驱动齿6B2A。内驱动齿6B1A与外驱动齿6B2A分别与齿轮轴8F上的上从动齿 8F12和下从动齿8F3A啮合，实现角位移的传递。
[0126] 在本发明中，FA轴承6F与FB轴承6G结构相同。选用嘉兴嘉善佳俊无油润滑轴承厂 生产的滑动轴承。
[0127] 弹性组件6E
[0128] 参见图5B所示，弹性组件6E包括有FA垫片6E1、FB垫片6E2、FC垫片6Ε3、Π )垫片6E4、 FA碟簧6E6、FB碟簧6E7和FC弹性挡圈6E5JB垫片6E2与FC垫片6E3之间是FC弹性挡圈6E5JA 碟簧6E6的上下分别是FA垫片6E1与FB垫片6E2,且FA碟簧6E6、FA垫片6E1和FB垫片6E2构成 上簧组;所述上簧组套接在主轴6D的FC圆柱段6D3上。FB碟簧6E7的上下分别是FC垫片6E3与 FD垫片6E4，且FB碟簧6E7、FC垫片6E3和FD垫片6E4构成下簧组;所述下簧组套接在主轴6D的 FB圆柱段6D2上，且位于FA轴承6F的上方。
[0129] 旋转盘6A
[0130] 参见图5、图5A、图5B、图5E、图5F所示，旋转盘6A的中心处设有FA中心通孔6A2,所 述FA中心通孔6A2内设有FA凸圆台6A21和FB凸圆台6A22; FA凸圆台6A21与FB凸圆台6A22之 间是FA环形凹槽6A23。旋转盘6A的上盘面板6A1上设有FA减重凹槽6A11、FA沉头腔6A12。该 FA沉头腔6A12用于放置FA弹性挡圈61。旋转盘6A的下盘面板6A3的外缘上设有上齿6A31，上 齿6A31与角行程大齿轮6B的下齿6B3啮合，所述上齿6A31与所述下齿6B3的啮合是为了实现 旋转盘6A与角行程大齿轮6B之间的齿固定。旋转盘6A的下方设有FA圆台6A4、FA锥圆台6A5， FA圆台6A4的外壁与下盘面板6A3之间设有FA加强筋6A6，FA圆台6A4的内壁与FA锥圆台6A5 的外壁之间设有FB加强筋6A7。所述FB加强筋6A7之间是FB减重凹槽6A8。
[0131] 角行程大齿轮6B
[0132] 参见图5、图5A、图5B、图5G、图5H、图51、图5J所示，角行程大齿轮6B为一体成型结 构体。角行程大齿轮6B的中间是FB中心通孔6B8，所述FB中心通孔6B8用于主轴6D的一端穿 过；角行程大齿轮6B的一端是大齿轮齿盘6B1，该大齿轮齿盘6B1的内壁上设有内驱动齿 6B1A(该内驱动齿6B1A与齿轮轴8F上的上从动齿8F12啮合），角行程大齿轮6B的另一端是大 齿轮外凸圆体6B2，该大齿轮外凸圆体6B2上设有外驱动齿6B2A。所述大齿轮齿盘6B1的外缘 上设有外齿形6B1-1，该外齿形6B1-1的设计方便了角行程大齿轮6B的安装，同时也方便调 节角行程大齿轮6B上的驱动齿（6B1A、6B2A)与齿轮轴8F上的从动齿（8F12、8F3A，如图4B所 示)啮合。
[0133] 角行程大齿轮6B的A板面6B-1从外向里设有下齿6B3、第一凹腔6B4、第二凹腔6B5、 第三凹腔6B6、第四凹腔6B7;所述第三凹腔6B6用于放置旋转盘6A的FA圆台6A4;所述第二凹 腔6B5为锥形凹腔;所述第二凹腔6B5用于过渡旋转盘6A的FA圆台6A4安装，实现FA圆台6A4 在第三凹腔6B6内的运动不被干涉;所述第四凹腔6B7用于放置旋转盘6A的FA锥圆台6A5。
[0134] 角行程大齿轮6B的B板面6B-2从外向里设有第七凹腔6B10、大齿轮外凸圆体6B2、 第六凹腔6B9、大齿轮内凸圆体6B14;所述大齿轮内凸圆体6B14上均匀分布有FA锥凸块 6B11、FB锥凸块6B12、FC锥凸块6B13,所述三个锥凸块(6B11、6B12、6B13)分别置于与角行程 小齿轮6C的小齿轮内凸圆体6C6上，且通过FA倾斜凸块6C61、FB倾斜凸块6C62、FC倾斜凸块 6C63进行圆周内的限位。所述大齿轮外凸圆体6B2的内壁上设有内凸块6B22，且内凸块6B22 上设有盲孔6B21，该盲孔6B21内内安装有螺纹镶嵌圈。所述内凸块6B22置于弧形孔6C21中。 弧形孔6C21与内凸块6B22的配合，实现了角行程大齿轮6B与角行程小齿轮6C的初始位置安 装。
[0135] 角行程小齿轮6C
[0136] 参见图5、图5A、图5B、图5K、图5L、图5M、图5仲斤示，角行程小齿轮6C为一体成型结 构体。角行程小齿轮6C的中间是FC中心通孔6C3,所述FC中心通孔6C3用于主轴6D的一端穿 过;角行程小齿轮6C的一端是小齿轮齿盘6C1，角行程小齿轮6C的另一端是小齿轮外凸圆体 6 C2。所述小齿轮齿盘6C1的外缘上间隔均匀分布有凸起6C1-1和凹槽6C1-2。所述小齿轮外 凸圆体6C2上设有弧形孔6C21，该弧形孔6C21用于放置角行程大齿轮6B的内凸块6B22。所述 小齿轮外凸圆体6C2的外缘面上设有外凸块6C22、FA挡块6C23和FB挡块6C24,利用外凸块 6C22与角行程大齿轮6B的第六腔6B9的外壁接触，防止了角行程大齿轮6B与角行程小齿轮 6C之间安装时的过紧装配。通过FA挡块6C23与FB挡块6C24之间形成的缺口，能够阻止因尘 土进入造成的角行程大齿轮6B与角行程小齿轮6C之间抱死，有利于提高定位器的测量精 度。
[0137] 参见图5、图5A、图5B所示，角行程小齿轮6C的A板面6C-1从外向里设有FA凹腔6C4、 小齿轮内凸圆体6C6;所述FA凹腔6C4用于放置角行程大齿轮6B的大齿轮内凸圆体6B14;所 述小齿轮内凸圆体6C6上均匀分布设有FA倾斜凸块6C61、FB倾斜凸块6C62、FC倾斜凸块 6C63; FA倾斜凸块6C61与FA倾斜凸块6C61的端面接触，FB倾斜凸块6C62与FB倾斜凸块6C62 的端面接触，FC倾斜凸块6C63与FC倾斜凸块6C63的端面接触，用于限位角行程大齿轮6B在 角行程小齿轮6C上的转动范围。
[0138] 轴密封圈6H
[0139] 参见图5、图5A、图5B所示，轴密封圈6H的中心是供主轴6D穿过的中心通孔6H3，轴 密封圈6H上设有圆形外环6H1、锥形内环6H2,圆形外环6H1与锥形内环6H2之间是F环形腔 6H4,该F环形腔6H4用于减轻轴密封圈6H的重量。轴密封圈6H的锥形内环6H2的收缩端与主 轴6D的FA圆柱段6D1套接，且轴密封圈6H放置于底座2的BD通孔2E1中。
[0140] 主轴 6D
[0141] 参见图5A、图5B所示，主轴6D从下至上顺次设有FA圆柱段6D1、FA凹槽段6D11、FB圆 柱段6D2、FB凹槽段6D12、FC圆柱段6D3、FC凹槽段6D13、FD圆柱段6D4、FD凹槽段6D14、FE圆柱 段6D5、FE凹槽段6D15AA圆柱段6D1用于穿过底座2上的BD通孔2EUFB圆柱段6D2用于安装 FB轴承6GAC圆柱段6D3用于安装FA轴承6FJD圆柱段6D4和FE圆柱段6D5置于旋转盘6A的FA 环形凹槽6A23内。FA凹槽段6D11用于放置FB弹性挡圈62 凹槽段6D12用于放置FC弹性挡 圈6E5JC凹槽段6D13用于放置FB碟簧6E7JD凹槽段6D14用于放置FA碟簧6E6JE凹槽段 6D15用于放置FA弹性挡圈61。
[0142] 本发明设计的位移测量装置6在接收到外部反馈的角位移量S(如图3所示）后，主 轴6D转动，则带动旋转盘6A转动;旋转盘6A的运动带动角行程大齿轮6B随动;在角行程大齿 轮6B的外驱动齿6B2A与内驱动齿6B1A分别与齿轮轴8F的下从动齿8F3A、上从动齿8F12啮合 下，实现模数为0.5,传动比为1:3(外驱动齿6B2A与下从动齿）、4:33(内驱动齿6B1A与上从 动齿8F12)的传动;齿轮轴8F的运动带动电位器81转动，致使角位移量经电位器81输出一个 电信号;传动比的转换由换位凸轮8C来控制，（如图3C所示）当绕A轴线顺时钟转动换位凸轮 8C至极限位置时，换挡支架8D绕B轴线顺时钟转动，使齿轮轴8F的下从动齿8F3A与角行程大 齿轮6B的外驱动齿6B2A啮合，传动比为1:3;反之，齿轮轴8F的上从动齿8F12与角行程大齿 轮68的内驱动齿68^啮合，传动比为4:33。
[0143] 在本发明中，位移测量装置6中的旋转盘6A、角行程大齿轮6B、角行程小齿轮6C可 以采用非金属材料加工，如塑料、PPS、PC等。主轴6D可以采用金属材料加工，如不锈钢等。
[0144] 气动单元装置7
[0145] 参见图6、图6A所示，气动单元装置7包括有导气板7B、气路底板7C、密封件7D、GA过 滤圈7E、GB过滤圈7F、GC过滤圈7G、以及承载电子元器件的电路PCB板7A。
[0146] 用于显示本发明定位器参数等信息的LCD显示屏72置于电路PCB板7A的上方，且位 于内护盖4的DA矩形孔4E1及上盖1的矩形孔IlA的下方，内护盖4的DA矩形孔4E1与上盖1的 矩形孔IIA重叠。电路PCB板7A上设有的GA按钮73、GB按钮74和GC按钮75分别穿过内护盖4的 DA通孔4E2、DB通孔4E3和DC通孔4E4。所述气路底板7C的A面板7B-1上安装有多组电磁阀71。 在本发明中，密封件7D采用天然橡胶加工。密封件7D的构形与密封腔7C16的构形相同。
[0147] 电路 PCB 板 7A
[0148] 参见图1C、图1D、图1E、图6、图6A所示，电路PCB板7A用于承载电子元器件、LCD显示 屏72、GA按钮73、GB按钮74和GC按钮75。电路PCB板7A的一端设有GA开口槽-通孔对7A1、GB开 口槽-通孔对7A2; GA开口槽-通孔对7A1用于放置内支架5的DA限位件5IA; GB开口槽-通孔对 7A2用于放置内支架5的DB限位件51B。电路PCB板7A的另一端设有GC开口槽-通孔对7A3、⑶ 开口槽-通孔对7A4; GC开口槽-通孔对7A3用于放置内支架5的DC限位件51C;⑶开口槽-通孔 对7A4用于放置内支架5的DD限位件51D。在本发明中，采用内支架5上端的限位件(51A、51B、 51C、5ID)支撑起电路PCB板7A，且用电路PCB板7A两侧的开口槽-通孔对与限位件的配合，实 现电路PCB板7A与内支架5的固定。
[0149] 导气板7B
[0150] 参见图1C、图1D、图1E、图6B、图6C所示，导气板7B的GA面板7B1上设有GA沉头通孔 7B11、GB沉头通孔7B12、GC沉头通孔7B13、GA通孔7B4、GB通孔7B5、GC通孔7B6。在本发明中， 由于导气板7B为金属材料，因此三个沉头通孔(7811、7812、7813)内先安装上螺纹镶嵌圈， 然后螺纹连接螺钉，实现将气路底板7B与底座2的右面板2C固定。气路底板7B的GB面板7B2 上设有GA螺纹孔7B21和GB螺纹孔7B22，GA螺纹孔7B21用于螺纹连接GA长螺钉71，GB螺纹孔 7B22用于螺纹连接GB长螺钉7J。导气板7B选用金属材料加工。
[0151] GA通孔7B4的一端安装有A气塞10D，GA通孔7B4的另一端安装有GA过滤圈7E。
[0152] GB通孔7B5的一端安装有B气塞10E，GB通孔7B5的另一端安装有GB过滤圈7F。
[0153] GC通孔7B6的一端安装有C气塞10F，GC通孔7B6的另一端安装有GC过滤圈7G。
[0154]气路底板7C
[0155] 参见图6D、图6E所示，气路底板7C的四角分别设有供GF长螺钉7N穿过的GD通孔 7C11、供GC长螺钉7K穿过的GE通孔7C12、供⑶长螺钉7L穿过的GF通孔7C13、供GE长螺钉7M穿 过的GG通孔7C14、供气流通过的通孔7C-4。
[0156] 参见图1C、图6D、图6E所示，气路底板7C的A板面7C-1上设有用于安装螺纹镶嵌圈 7C-31 的盲孔 7C-3。
[0157] 参见图6D、图6E所示，气路底板7C的B板面7C-2上设有减轻气路底板7C的重量的减 重孔7C15,减重孔7C15之间是用于提高气路底板7C结构强度的加强筋;设有用于放置密封 件7D的密封腔7C16;用于存储气流的GA气源腔7C21、GB气源腔7C22、GC气源腔7C23和⑶气源 腔7C24,其中，GA气源腔7C21与A气源腔2G对应，GB气源腔7C22与B气源腔2H对应，GC气源腔 7C23与C气源腔21对应，GD气源腔7C24与D气源腔2J对应。
[0158] 在本发明中，电磁阀71为先导式两位三通结构的电磁阀。选用SMC公司生产的 SYJ514T-5MZ-F型号电磁阀。
[0159] 在本发明中，GA过滤圈7E、GB过滤圈7F和GC过滤圈7G的结构相同。选用台州市路桥 华农筛网厂生产的过滤圈。
[0160] 在本发明中，导气板7B与气路底板7C可以采用金属材料加工。如铝合金等。
[0161] 定位装置8
[0162] 参见图1D、图1E、图1F、图3、图3B、图3C、图4、图4A~图4F所示，定位装置8包括有电 位器81、配重体82、滑块8A、弹片8B、换位凸轮8C、换挡支架8D、锁环8E和齿轮轴8F。齿轮轴8F 的一端与电位器81的输出轴811连接。齿轮轴8F上套接有锁环8E。弹片8B选用金属材料加 工，如铜。
[0163] 在本发明中，电位器81选用北京环宇顺通科技有限公司的6537S-420-103型号电 位器。性能指标IOK Ω ±10%。
[0164] 滑块8A与弹片8B
[0165] 参见图4、图4A、图4B所示，滑块8A上设有HA锁孔8A1，该HA锁孔8A1用于放置弹片8B 的B端8B2。滑块8A安装在底座2的隔板2E5上。
[0166] 参见图4、图4A、图4B所不，弹片8B的一2而记为A%j}8B 1，弹片8B的另一2而记为B立而 8B2。所述A端8B1置于换挡支架8D的HA圆环体8D1的HB锁孔8D12中。所述B端8B2置于滑块8A 的HA锁孔8A1中。弹片8B设计成"V"形结构，在换挡过程中能够通过弹片8B自已的弹性伸缩 能力来实现限位。
[0167] 换位凸轮8C
[0168] 参见图4、图4A、图4B、图4D所示，换位凸轮8C为一体成型结构体。换位凸轮8C的中 部是HD通孔8C6,该HD通孔8C6用于放置换挡支架8D的HC圆环体8D3。换位凸轮8C上设有缺口 环8C1、圆环8C2、辅助环8C3;缺口环8C1与圆环8C2之间设有开口环槽8C5，圆环8C2与辅助环 8C3之间是弧形盲槽8C4。所述圆环8C2上设有HA凸挡块8C21和HB凸挡块8C22，HA凸挡块8C21 或者HB凸挡块8C22与换挡支架8D的缺块8D51的接触实现换挡支架8D与换位凸轮8C的初始 安装定位。
[0169] 换挡支架8D
[0170] 参见图4、图4A、图4B、图4E、图4F所示，换挡支架8D为一体成型结构体。换挡支架8D 上设有HA圆环体8D1、HB圆环体8D2、HC圆环体8D3、HA连接板8D4和HB连接板8D5，HB圆环体 8D2位于HA圆环体8D1与HC圆环体8D3之间，且HA圆环体8D1与HB圆环体8D2之间是HA连接板 8D4，HB圆环体8D2与HC圆环体8D3之间是HB连接板8D5。!?连接板8D5与HC圆环体8D3的接合 处设有锁块8D-1，所述锁块8D-1与换位凸轮8C的缺口环8C1上的两个凸台分别接触时，为定 位器能够实现的极限位置。
[0171] 所述HB连接板8D5的一端上设有缺块8D51和缺槽8D52,缺槽8D52卡在换位凸轮8C 的开口环槽8C5处的圆环8C2上，缺块8D51可以与HA凸挡块8C21或者HB凸挡块8C22接触。
[0172] 所述HA圆环体8D1的中部是HA通孔8D11，该HA通孔8D11用于放置电位器81;所述HA 圆环体8D1的外缘面上设有HB锁孔8D12,该HB锁孔8D12用于放置弹片8B的A端 8B1。
[0173] HB锁孔8D12为"V"形构型，这有利于弹片8B的A端8B1顺畅滑入滑出。HB圆环体8D2 上设有HB通孔8D21，该HB通孔8D21用于安装长螺钉，该长螺钉穿过HB通孔8D21后螺纹连接 在底座2的BE限位孔2F5-1中。
[0174] HC圆环体8D3上设有HC盲孔8D31，该HC盲孔8D31用于放置配重体82。
[0175] 参见图4、图4B所示，锁环8E套接在齿轮轴8F的HB轴段上，用于实现齿轮轴8F的HB 轴段与电位器81的输出轴811之间的固定。
[0176] 齿轮轴8F
[0177] 参见图4、图4B所示，齿轮轴8F上设有HA轴段8F1、HB轴段8F2和凸圆体8F3。说轴段 8F1的端部设有HA盲孔8F1UHB轴段8F2上均匀分布的三个弧形爪8F21和开口槽8F22。通过 在HB轴段8F2上套接锁环8E，实现齿轮轴8F与电位器81的输出轴811之间的固定连接。HA轴 段8F1上设有上从动齿8F12,该上从动齿8F12在运动时能够与角行程大齿轮6B的内壁上设 计的内驱动齿6B1A啮合。凸圆体8F3上设有下从动齿8F3A，该下从动齿8F3A在运动时能够与 角行程大齿轮6B的大齿轮外凸圆体6B2的外壁上的内驱动齿6B2A啮合。
[0178] 在本发明中，定位装置8中的换挡支架8D在换位凸轮8C的控制下，到达顺(或逆)时 钟的极限位置，换挡支架8D的极限位置由滑块8A、弹片8B来锁定，当换挡支架8D处于顺时钟 的极限位置时，滑块8A需要被移动至Y轴负方向的极限位置，弹片8B的两端顶紧换挡支架8D 的HB锁孔8D12、滑块8A的HA锁孔8A1;反之，滑块8A需要被移动至Y轴正方向的极限位置，弹 片8B的两端顶紧换挡支架8D的HB锁孔8D12、滑块8A的HA锁孔8A1。
[0179]本发明定位器的啮合状态：
[0180]参见图3C所示，当顺时针转动换位凸轮8C至极限位置时，则换挡支架8D绕B轴线沿 顺时针运动，齿轮轴8F与角行程大齿轮6B形成外啮合状态。即齿轮轴8F的HA轴段8F1上的驱 动齿8F12与角行程大齿轮6B的大齿轮齿盘内壁6B1-1上的驱动齿啮合。
[0181] 参见图3C所示，当逆时针转动换位凸轮8C至极限位置时，则换挡支架8D绕B轴线沿 逆时针运动，齿轮轴8F与角行程大齿轮6B形成内啮合状态。即齿轮轴8F的HA轴段8F1上的驱 动齿8F12与角行程大齿轮6B的大齿轮外凸圆体6B2的外壁上的驱动齿啮合。
[0182] 本发明设计的智能阀门定位器利用位移传感器（电位器)来对推动阀门执行机构 的气缸的行程进行测量，实现对调节型阀门或开关阀开度的控制，对此，位移测量结构是智 能阀门定位器的重要组成部分，采用通用位移传感器与专用定位盘相结合，采用可替换结 构实现单作用和双作用气缸的位移测量控制，能有效提高控制效率和节省气量。
[0183]本发明设计的一种长方形智能阀门定位器的结构的要求是各部分连接可靠、牢 固、密封性好、定位准确、易于安装，以满足在工业现场实现气动控制。工业现场气体有粉 尘，要有很好的密封封装性能，以实现防护，由于调试需要，还要可以便捷地拆下，以提高工 作效率。
【主权项】
1. 一种长方形智能阀门定位器的位移测量装置，其特征在于：该位移测量装置包括有 旋转盘（6A)、角行程大齿轮（6B)、角行程小齿轮(6C)、主轴（6D)、弹性组件（6E)、FA轴承 (6F)、FB轴承(6G)、轴密封圈（6H); 旋转盘(6A)的中心处设有FA中心通孔(6A2)，所述FA中心通孔(6A2)内设有FA凸圆台 (6A21)和FB凸圆台（6A22);FA凸圆台（6A21)与FB凸圆台（6A22)之间是FA环形凹槽(6A23); 旋转盘(6A)的上盘面板(6A1)上设有FA减重凹槽(6A11)、FA沉头腔(6A12);该FA沉头腔 (6A12)用于放置FA弹性挡圈（61); 旋转盘(6A)的下盘面板(6A3)的外缘上设有上齿(6A31)，上齿(6A31)与角行程大齿轮 (6B)的下齿(6B3)啮合； 旋转盘(6A)的下方设有FA圆台（6A4)、FA锥圆台（6A5)，FA圆台（6A4)的外壁与下盘面板 (6A3)之间设有FA加强筋(6A6)，FA圆台（6A4)的内壁与FA锥圆台（6A5)的外壁之间设有FB加 强筋(6A7);所述FB加强筋(6A7)之间是FB减重凹槽(6A8); 角行程大齿轮(6B)的中间是FB中心通孔(6B8)，所述FB中心通孔(6B8)用于主轴(6D)的 一端穿过；角行程大齿轮(6B)的一端是大齿轮齿盘(6B1)，该大齿轮齿盘(6B1)的内壁(6B1-1)上设有与齿轮轴(8F)上的驱动齿(8F12)啮合的驱动齿，角行程大齿轮(6B)的另一端是大 齿轮外凸圆体(6B2);所述大齿轮齿盘(6B1)的外缘上设有外齿形(6B1-1); 角行程大齿轮(6B)的A板面(6B-1)从外向里设有下齿(6B3)、第一凹腔(6B4)、第二凹腔 (6B5)、第三凹腔(6B6)、第四凹腔(6B7);所述第三凹腔(6B6)用于放置旋转盘(6A)的FA圆台 (6A4);所述第二凹腔(6B5)为锥形凹腔;所述第二凹腔(6B5)用于过渡旋转盘(6A)的FA圆台 (6A4)安装，实现FA圆台（6A4)在第三凹腔(6B6)内的运动不被干涉;所述第四凹腔(6B7)用 于放置旋转盘(6A)的FA锥圆台（6A5); 角行程大齿轮（6B)的B板面（6B-2)从外向里设有第七凹腔（6B10)、大齿轮外凸圆体 (6B2)、第六凹腔(6B9)、大齿轮内凸圆体(6B14);所述大齿轮内凸圆体(6B14)上均匀分布有 FA锥凸块(6B11)、FB锥凸块(6B12)、FC锥凸块(6B13)，所述三个锥凸块(6B11、6B12、6B13)分 别置于与角行程小齿轮(6C)的小齿轮内凸圆体(6C6)上，且通过FA倾斜凸块(6C61)、FB倾斜 凸块(6C62)、FC倾斜凸块(6C63)进行圆周内的限位;所述大齿轮外凸圆体(6B2)的内壁上设 有内凸块(6B22)，且内凸块(6B22)上设有盲孔(6B21)，该盲孔(6B21)内内安装有螺纹镶嵌 圈；所述内凸块(6B22)置于弧形孔(6C21)中；弧形孔(6C21)与内凸块(6B22)的配合，实现了 角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮(6C)的初始位置安装； 角行程小齿轮(6C)的中间是FC中心通孔(6C3)，所述FC中心通孔(6C3)用于主轴(6D)的 一端穿过;角行程小齿轮(6C)的一端是小齿轮齿盘(6C1)，角行程小齿轮(6C)的另一端是小 齿轮外凸圆体(6C2); 所述小齿轮齿盘(6C1)的外缘上间隔均匀分布有凸起(6C1-1)和凹槽(6C1-2); 所述小齿轮外凸圆体(6C2)上设有弧形孔(6C21)，该弧形孔(6C21)用于放置角行程大 齿轮(6B)的内凸块(6B22);所述小齿轮外凸圆体(6C2)的外缘面上设有外凸块(6C22)、FA挡 块(6C23)和FB挡块(6C24)，利用外凸块(6C22)与角行程大齿轮(6B)的第六腔(6B9)的外壁 接触，防止了角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮(6C)之间安装时的过紧装配;通过FA挡块 (6C23)与FB挡块(6C24)之间形成的缺口，能够阻止因尘土进入造成的角行程大齿轮(6B)与 角行程小齿轮(6C)之间抱死，有利于提高定位器的测量精度； 角行程小齿轮(6C)的A板面(6C-1)从外向里设有FA凹腔(6C4)、小齿轮内凸圆体(6C6); 所述FA凹腔(6C4)用于放置角行程大齿轮(6B)的大齿轮内凸圆体(6B14);所述小齿轮内凸 圆体(6C6)上均匀分布设有FA倾斜凸块(6C61)、FB倾斜凸块(6C62)、FC倾斜凸块(6C63);FA 倾斜凸块(6C61)与FA倾斜凸块(6C61)的端面接触，FB倾斜凸块(6C6 2)与FB倾斜凸块(6C62) 的端面接触，FC倾斜凸块(6C63)与FC倾斜凸块(6C63)的端面接触，用于限位角行程大齿轮 (6B)在角行程小齿轮(6C)上的转动范围； 弹性组件(6E)包括有FA垫片（6E1)、FB垫片(6E2)、FC垫片(6Ε3)、Π)垫片（6E4)、FA碟磺 (6E6)、FB碟磺(6E7)和FC弹性挡圈（6E5);FB垫片6E2与FC垫片6E3之间是FC弹性挡圈6E5;FA 碟簧(6E6)的上下分别是FA垫片（6E1)与FB垫片（6E2)，且FA碟簧(6E6)、FA垫片（6E1)和FB垫 片(6E2)构成上簧组;所述上簧组套接在主轴(6D)的FC圆柱段(6D3)上;FB碟簧(6E7)的上下 分别是FC垫片(6E3)与Π)垫片(6E4)，且FB碟簧(6E7)、FC垫片(6E3)和Π)垫片(6E4)构成下簧 组;所述下簧组套接在主轴(6D)的FB圆柱段(6D2)上，且位于FA轴承(6F)的上方； 轴密封圈（6H)的中心是供主轴(6D)穿过的中心通孔(6H3)，轴密封圈（6H)上设有圆形 外环(6H1)、锥形内环(6H2)，圆形外环(6H1)与锥形内环(6H2)之间是F环形腔(6H4);轴密封 圈(6H)的锥形内环(6H2)的收缩端与主轴(6D)的FA圆柱段(6D1)套接，且轴密封圈(6H)安装 在底座(2)的BD通孔(2E1)中； 主轴(6D)从下至上顺次设有FA圆柱段(6D1)、FA凹槽段(6D11)、FB圆柱段(6D2)、FB凹槽 段(6D12)、FC圆柱段（6D3)、FC凹槽段（6D13)、ro圆柱段(6D4)、FD凹槽段(6D14)、FE圆柱段 (6D5)、FE凹槽段(6D15); FA圆柱段(6D1)用于穿过底座(2)上的K)通孔(2E1); FB圆柱段(6D2)用于安装FB轴承(6G); FC圆柱段(6D3)用于安装弹性组件(6E)的上簧组； FD圆柱段(6D4)和FE圆柱段(6D5)置于旋转盘(6A)的FA环形凹槽(6A23)内； FA凹槽段(6D11)用于放置FB弹性挡圈(62); FB凹槽段(6D12)用于放置FC弹性挡圈（6E5); FC凹槽段(6D13)用于放置FB碟磺(6E7); FD凹槽段(6D14)用于放置FA碟磺(6E6); FE凹槽段(6D15)用于放置FA弹性挡圈(61)。2.根据权利要求1所述的一种长方形智能阀门定位器的位移测量装置，其特征在于:主 轴(6D)采用金属材料加工。
【专利摘要】本发明公开了一种长方形智能阀门定位器的位移测量装置，该位移测量装置中的旋转盘(6A)安装在角行程大齿轮(6B)的上方，角行程小齿轮(6C)安装在角行程大齿轮(6B)的下方，主轴(6D)穿过旋转盘(6A)、角行程大齿轮(6B)和角行程小齿轮(6C)中心的通孔，弹性组件(6E)、FA轴承(6F)、FB轴承(6G)和轴密封圈(6H)套接在主轴(6D)上。本发明位移测量装置利用电位器、换挡支架(8D)与角行程大小齿轮(6B、6C)相结合，采用可替换结构实现单作用和双作用气缸的位移测量控制，能有效提高控制效率和节省气量。
【IPC分类】F16K31/12, F16K37/00
【公开号】CN105485406
【申请号】CN201510924086
【发明人】董全林, 朱天宇, 于薇
【申请人】北航温州研究院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月11日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种定位机构，更特别地说，是指一种长方形智能阀门定位器。是利用 外部气源来对推动阀门执行机构的气缸的行程进行驱动，实现对调节型阀门或开关阀开度 的控制的定位器。
【背景技术】
[0002] 生产过程的自动控制简称过程控制，它在工业生产中占有极其重要的地位。过程 控制的质量很大程度上决定于过程控制仪表，它包括变送器、调节器、执行器以及各种辅助 控制装置等。一种辅助控制仪表叫做阀门定位器，是各国竞相研究的对象，它在一定程度上 决定了过程控制的调节品质，且随着过程控制水平的发展，定位器也必须不断发展以满足 现代生产对过程控制的要求。
[0003] 阀门定位器，按结构分气动阀门定位器、电气阀门定位器及智能阀门定位器，是调 节阀的主要附件，通常与气动调节阀配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出 信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器， 阀位状况通过电信号传给上位系统。
[0004] 目前定位器的研究热点主要在于智能阀门定位器，使用的电气阀门定位器采用的 是机械式力平衡原理，存在一些不足且不能满足过程控制发展的需要。智能阀门定位器集 合了机械、电子、通讯以及控制理论知识和相关软件知识，是一个跨学科的智能产品。在化 工、制药、电力、材料、科学研究、生命科学、机械工业、电子工业等军民领域具有非常广泛的 应用前景。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有调节阀的阀门开度不能有效控制，本发明设计的一种适用于驱动气 动执行机构的本安型、长方形智能阀门定位器。该定位器通过气动单元装置7控制外部气源 的进气量，并与位移测量装置6和定位装置8所反馈的位移信号进行比较，从而实现对调节 型阀门或开关阀开度的控制。对外部壳体采用通用密封结构和专用密封圈相结合，采用组 合叠落形式使各功能块实现互联，实现单作用和双作用气动执行机构的控制。本发明设计 的定位器能够实现线位移和角位移两种测量方式，并且能有效提高控制效率和节省气量。
[0006] 本发明是一种长方形智能阀门定位器的位移测量装置，其包括有旋转盘(6A)、角 行程大齿轮(6B)、角行程小齿轮(6C)、主轴(6D)、弹性组件(6E)、FA轴承(6F)、FB轴承(6G)、 轴密封圈(6H);
[0007] 旋转盘(6A)的中心处设有FA中心通孔(6A2)，所述FA中心通孔(6A2)内设有FA凸圆 台（6A21)和FB凸圆台（6A22);FA凸圆台（6A21)与FB凸圆台（6A22)之间是FA环形凹槽 (6A23)；
[0008] 旋转盘(6A)的上盘面板(6A1)上设有FA减重凹槽(6A11)、FA沉头腔(6A12);该FA沉 头腔(6A12)用于放置FA弹性挡圈(61);
[0009] 旋转盘(6A)的下盘面板(6A3)的外缘上设有上齿(6A31)，上齿(6A31)与角行程大 齿轮(6B)的下齿(6B3)啮合；
[0010] 旋转盘(6A)的下方设有FA圆台（6A4)、FA锥圆台（6A5)，FA圆台（6A4)的外壁与下盘 面板(6A3)之间设有FA加强筋(6A6)，FA圆台（6A4)的内壁与FA锥圆台（6A5)的外壁之间设有 FB加强筋(6A7);所述FB加强筋(6A7)之间是FB减重凹槽(6A8);
[0011]角行程大齿轮（6B)的中间是FB中心通孔(6B8)，所述FB中心通孔(6B8)用于主轴 (6D)的一端穿过;角行程大齿轮(6B)的一端是大齿轮齿盘(6B1)，该大齿轮齿盘(6B1)的内 壁(6B1-1)上设有与齿轮轴(8F)上的驱动齿(8F12)啮合的驱动齿，角行程大齿轮(6B)的另 一端是大齿轮外凸圆体(6B2);所述大齿轮齿盘(6B1)的外缘上设有外齿形(6B1-1);
[0012]角行程大齿轮(6B)的A板面(6B-1)从外向里设有下齿(6B3)、第一凹腔(6B4)、第二 凹腔(6B5)、第三凹腔(6B6)、第四凹腔(6B7);所述第三凹腔(6B6)用于放置旋转盘(6A)的FA 圆台（6A4);所述第二凹腔(6B5)为锥形凹腔;所述第二凹腔(6B5)用于过渡旋转盘(6A)的FA 圆台（6A4)安装，实现FA圆台（6A4)在第三凹腔（6B6)内的运动不被干涉；所述第四凹腔 (6B7)用于放置旋转盘(6A)的FA锥圆台（6A5);
[0013] 角行程大齿轮(6B)的B板面(6B-2)从外向里设有第七凹腔(6B10)、大齿轮外凸圆 体(6B2)、第六凹腔(6B9)、大齿轮内凸圆体(6B14);所述大齿轮内凸圆体(6B14)上均匀分布 有FA锥凸块(6B11)、FB锥凸块(6B12)、FC锥凸块(6B13)，所述三个锥凸块(6B11、6B12、6B13) 分别置于与角行程小齿轮(6C)的小齿轮内凸圆体(6C6)上，且通过FA倾斜凸块(6C61)、FB倾 斜凸块(6C62)、FC倾斜凸块(6C63)进行圆周内的限位;所述大齿轮外凸圆体(6B2)的内壁上 设有内凸块(6B22)，且内凸块(6B22)上设有盲孔(6B21)，该盲孔(6B21)内内安装有螺纹镶 嵌圈；所述内凸块(6B22)置于弧形孔(6C21)中；弧形孔(6C21)与内凸块(6B22)的配合，实现 了角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮(6C)的初始位置安装；
[0014] 角行程小齿轮(6C)的中间是FC中心通孔(6C3)，所述FC中心通孔(6C3)用于主轴 (6D)的一端穿过;角行程小齿轮(6C)的一端是小齿轮齿盘(6C1)，角行程小齿轮(6C)的另一 端是小齿轮外凸圆体(6C2);
[0015] 所述小齿轮齿盘(6C1)的外缘上间隔均匀分布有凸起(6C1-1)和凹槽(6C1-2);
[0016] 所述小齿轮外凸圆体(6C2)上设有弧形孔(6C21)，该弧形孔(6C21)用于放置角行 程大齿轮(6B)的内凸块(6B22);所述小齿轮外凸圆体(6C2)的外缘面上设有外凸块(6C22)、 FA挡块(6C23)和FB挡块(6C24)，利用外凸块(6C22)与角行程大齿轮(6B)的第六腔(6B9)的 外壁接触，防止了角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮(6C)之间安装时的过紧装配;通过FA 挡块(6C23)与FB挡块(6C24)之间形成的缺口，能够阻止因尘土进入造成的角行程大齿轮 (6B)与角行程小齿轮(6C)之间抱死，有利于提高定位器的测量精度；
[0017] 角行程小齿轮（6C)的A板面(6C-1)从外向里设有FA凹腔（6C4)、小齿轮内凸圆体 (6C6);所述FA凹腔(6C4)用于放置角行程大齿轮(6B)的大齿轮内凸圆体(6B14);所述小齿 轮内凸圆体（6C6)上均匀分布设有FA倾斜凸块（6C61)、FB倾斜凸块（6C62)、FC倾斜凸块 (6C63);FA倾斜凸块(6C61)与FA倾斜凸块(6C61)的端面接触，FB倾斜凸块(6C62)与FB倾斜 凸块(6C62)的端面接触，FC倾斜凸块(6C63)与FC倾斜凸块(6C63)的端面接触，用于限位角 行程大齿轮(6B)在角行程小齿轮(6C)上的转动范围；
[0018] 弹性组件（6E)包括有FA垫片（6E1)、FB垫片（6E2)、FC垫片（6E3)、ro垫片（6E4)、FA 碟磺(6E6)、FB碟磺(6E7)和FC弹性挡圈（6E5);FB垫片6E2与FC垫片6E3之间是FC弹性挡圈 6E5;FA碟簧(6E6)的上下分别是FA垫片（6E1)与FB垫片（6E2)，且FA碟簧(6E6)、FA垫片（6E1) 和FB垫片(6E2)构成上簧组;所述上簧组套接在主轴(6D)的FC圆柱段(6D3)上;FB碟簧(6E7) 的上下分别是FC垫片(6E3)与Π )垫片(6E4)，且FB碟簧(6E7)、FC垫片(6E3)和FD垫片(6E4)构 成下簧组;所述下簧组套接在主轴(6D)的FB圆柱段(6D2)上，且位于FA轴承(6F)的上方； [00 19] 轴密封圈（6H)的中心是供主轴(6D)穿过的中心通孔(6H3)，轴密封圈（6H)上设有 圆形外环(6H1)、锥形内环(6H2)，圆形外环(6H1)与锥形内环(6H2)之间是F环形腔(6H4);轴 密封圈(6H)的锥形内环(6H2)的收缩端与主轴(6D)的FA圆柱段(6D1)套接，且轴密封圈(6H) 安装在底座(2)的BD通孔(2E1)中；
[0020] 主轴(6D)从下至上顺次设有FA圆柱段(6D1)、FA凹槽段(6D11)、FB圆柱段(6D2)、FB 凹槽段(6D12)、FC圆柱段(6D3)、FC凹槽段(6D13)、Π )圆柱段(6D4)、FD凹槽段(6D14)、FE圆柱 段(6D5)、FE 凹槽段(6D15);
[00211 FA圆柱段(6D1)用于穿过底座(2)上的BD通孔(2E1);
[0022] FB圆柱段(6D2)用于安装FB轴承(6G);
[0023] FC圆柱段(6D3)用于安装弹性组件(6E)的上簧组；
[0024] Π )圆柱段(6D4)和FE圆柱段(6D5)置于旋转盘(6A)的FA环形凹槽(6A23)内；
[0025] FA凹槽段(6D11)用于放置FB弹性挡圈（62);
[0026] FB凹槽段(6D12)用于放置FC弹性挡圈（6E5);
[0027] FC凹槽段(6D13)用于放置FB碟磺(6E7);
[0028] Π )凹槽段(6D14)用于放置FA碟磺(6E6);
[0029] FE凹槽段(6D15)用于放置FA弹性挡圈（61)。
[0030]本发明设计的智能阀门定位器的优点在于：
[0031] ①各部分连接可靠、牢固、密封性好、定位准确、易于安装，满足在工业现场实现气 动控制，可分别实现单作用和双作用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于维修和 更换。
[0032] ②观察窗、位移测量机构、定位盘、电路支撑结构、气路结构便于加工、工艺性好， 易于与电气控制的兼容和可靠衔接。
[0033]③密封圈保证了安装后的密封性，防灰尘，易于旋紧、旋下清理，提高了安装、调试 的方便性，也保证了内部电气元件的可靠性。
[0034] ④实现线位移和角位移两种测量方式。
[0035] ⑤在气动单元装置中，（1)电磁阀是通用高可靠性电磁阀，分组实现单作用和双作 用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于维修和更换；（2)阀板便于加工、工艺性 好，他的空腔易于实现开启和关闭时的缓冲，控制柔度好，易于与电气控制的兼容和可靠衔 接；（3)滤气隔圈保证了安装后的密封性，防灰尘，易于旋紧、旋下清理，提高了安装、调试的 方便性，也保证了内部电气元件的可靠性。
[0036] ⑥在位移测量装置中，（1)位移传感器是通用高可靠性传感器，可分别实现单作用 和双作用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于维修和更换，可以实现线位移和角 位移两种测量方式；（2)旋转盘、角行程大小齿轮便于加工、工艺性好，易于与电气控制的兼 容和可靠衔接；（3)密封圈保证了安装后的密封性，防灰尘，易于旋紧、旋下清理，提高了安 装、调试的方便性，也保证了内部电气元件的可靠性。
【附图说明】
[0037] 图1是本 发明的智能阀门定位器的正视图。
[0038] 图IA是本发明的智能阀门定位器的立体图。
[0039] 图IB是本发明的智能阀门定位器的另一视角立体图。
[0040] 图IC是本发明的智能阀门定位器的底座与气动部分的结构图。
[0041] 图ID是本发明的智能阀门定位器未装配壳体的结构图。
[0042] 图IE是本发明的智能阀门定位器未装配壳体的另一视角结构图。
[0043]图IF是本发明的智能阀门定位器的分解图。
[0044] 图2是本发明智能阀门定位器中壳体部分的外部结构图。
[0045] 图2A是本发明智能阀门定位器中壳体部分的A-A剖视图。
[0046]图2B是本发明智能阀门定位器中壳体部分的上盖结构图。
[0047]图2C是本发明智能阀门定位器中壳体部分的底座结构图。
[0048]图2D是本发明智能阀门定位器中壳体部分的底座另一视角结构图。
[0049]图2E是本发明智能阀门定位器中壳体部分的内护盖结构图。
[0050]图2F是本发明智能阀门定位器中壳体部分的内护盖另一视角结构图。
[0051] 图2G是本发明智能阀门定位器中壳体部分的内护盖的底板面的结构图。
[0052] 图3是本发明智能阀门定位器中换挡定位与位移测量组合的正视图。
[0053] 图3A是本发明智能阀门定位器中换挡定位与位移测量组合的俯视图。
[0054] 图3B是本发明智能阀门定位器中换挡定位与位移测量组合的立体图。
[0055] 图3C是本发明智能阀门定位器中换挡定位与位移测量组合的另一视角立体图。
[0056] 图4是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的结构图。
[0057] 图4A是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的另一视角结构图。
[0058]图4B是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的分解图。
[0059]图4C是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的齿轮轴的结构图。
[0060]图4D是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的换位凸轮的结构图。
[0061] 图4E是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的换挡支架的结构图。
[0062] 图4F是本发明智能阀门定位器中换挡定位部分的换挡支架的另一视角结构图。
[0063] 图5是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的正视图。
[0064] 图5A是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的剖视图。
[0065]图5B是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的分解图。
[0066] 图5C是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的结构图。
[0067] 图f5D是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的另一视角结构图。
[0068]图5E是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的旋转盘的结构图。
[0069] 图5F是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的旋转盘的另一视角结构图。
[0070] 图5G是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程大齿轮的正视图。
[0071] 图5H是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程大齿轮的剖视图。
[0072] 图51是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程大齿轮的结构图。
[0073]图5J是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程大齿轮的另一视角结构 图。
[0074]图5K是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程小齿轮的正视图。
[0075] 图5L是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程小齿轮的剖视图。
[0076] 图5M是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程小齿轮的结构图。
[0077] 图5N是本发明智能阀门定位器中位移测量部分的角行程小齿轮的另一视角结构 图。
[0078] 图6是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的结构图。
[0079] 图6A是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的另一视角结构图。
[0080] 图6B是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的导气板结构图。
[0081] 图6C是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的导气板另一视角结构图。
[0082] 图6D是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的气路底板结构图。
[0083] 图6E是本发明智能阀门定位器中气动单元装置的气路底板另一视角结构图。
【具体实施方式】
[0086] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0087] 本发明设计的是一种长方形智能阀门定位器，其包括有上盖1、底座2、底座密封圈 3、内护盖4、内支架5、位移测量装置6、气动单元装置7和换挡定位装置8。其中，上盖1、底座 2、底座密封圈3、内护盖4和内支架5构成长方形智能阀门定位器的电磁屏蔽封装壳体装置。 在本发明中，底座密封圈3选用天然橡胶加工。
[0088] 在本发明中，在上盖1和底座2的内壁镀有金属铝层，以实现电磁屏蔽。
[0089] 上盖 1
[0090] 参见图1、图1A、图1B、图1F、图2、图2A、图2B所示，上盖1为一体成型结构件。上盖I 的上面板IA上设有矩形孔IAl;该矩形孔IAl处设置有透明材料加工的观察窗（如玻璃窗或 塑料窗等），通过观察窗能够观察到电子显示屏中显示出的定位器的参数信息或者参数设 置信息。上盖1的底面板IB两侧分别设有用于安装固定的AA通孔1B1。上盖1的底部设有A密 封凸台1E，该A密封凸台IE与底座2的B密封凸台2-1之间安装有底座密封圈3,通过底座密封 圈3夹持在A密封凸台IE与B密封凸台2-1之间实现了上盖1与底阀座2的密封。上盖1的内部 为空腔1C，该空腔IC内用于放置智能阀门定位器的零部件。为了提高对上盖1的结构强度， 在空腔IC内部设置了一些加强筋1D。
[0091] 在本发明中，上盖1的空腔IC内表面镀有铝金属材料(或者铝基合金材料）的电磁 屏蔽层，通过所述电磁屏蔽层实现对定位器的零部件的电磁屏蔽，从而达到保护电气系统 的可靠性的目的。
[0092] 在本发明中，上盖1可以采用非金属材料加工。如塑料、PC材料、PVC材料、ABS材料 等。
[0093] 底座 2
[0094] 参见图1、图IA~图1C、图1F、图2A、图2C、图2D所示，底座2为一体成型结构体。底座 2为开口的箱式结构体，参见图IF所示，即底座2上设有前面板2A、左面板2B、后面板2C、右面 板2D和底面板2E。底座2的前面板2A上设有用于安装消声器IOC的BA通孔2A1。在本发明中， 消声器IOC选用奉化市永强过滤器材厂生产的G1/4消声器。
[0095]在本发明中，为了实现与底座2的固定安装，在底座2的一些盲孔中安装有螺纹镶 嵌圈21(如图IF所示）。所述螺纹镶嵌圈21为深圳市恒纳威五金制品有限公司生产。在底座2 的多个盲孔中分别放置螺纹镶嵌圈21，能够方便地实现与底座2的固定安装。利用螺纹镶嵌 圈21来螺纹连接其他零件，减小了底座2的加工成本，降低了底座2的加工工艺。可以采用注 塑成型工艺来一次成型制作底座2。
[0096]参见图IF所示，底座2的左面板2B上设有用于安装管接头IOA的BB通孔2B1、用于安 装管接堵头IOB的BC通孔2B2。所述管接头IOA用于接入电线。
[0097] 参见图1A、图2C所示，底座2的右面板2D上设有A气塞沉头腔2D3、B气塞沉头腔2D4、 C气塞沉头腔2D5、A-A通孔2D1、A-B通孔2D2、AA限位圆台2D-1和AB限位圆台2D-2; A气塞沉头 腔2D3用于安装A气塞10D，且A气塞沉头腔2D3内设有A气流通孔2D31;B气塞沉头腔2D4用于 安装B气塞10E，且B气塞沉头腔2D4内设有B气流通孔2D41;C气塞沉头腔2D5用于安装C气塞 10F，且C气塞沉头腔2D5内设有C气流通孔2D51;A-A通孔2D1和A-B通孔2D2中分别安装有螺 纹镶嵌圈，该螺纹镶嵌圈用于与气动单元装置7中的螺钉连接，实现气动单元装置7的导气 板7B与右面板2D的固定;AA限位圆台2D-1置于导气板7B的G-A限位孔7B-1中，AB限位圆台 2D-2置于导气板7B的G-B限位孔7B-2中。
[0098] 参见图2C所示，底座2的底面板2E的外部设有BD通孔2E1、BE通孔2E2、AA沉头盲孔 2E3和AA沉头通孔2ELAA沉头盲孔2E3内安装有螺纹镶嵌圈21 〇BD通孔2E1用于齿轮-主轴组 件6的主轴6D穿过。
[0099]参见图1F、图2D所示，底座2的内部设有隔板2E5,该隔板2E5将底座2的腔体分为两 个腔室，一个腔室用于固定换挡定位组件8和齿轮-主轴组件6,另一个腔室用于固定气动单 元装置7、且通过导气板7将外部的气源导入气动单元装置7中。
[0100]参见图2D所示，底座2的底面板2E上设有AA支撑柱体2F1、AB支撑柱体2F2、AC支撑 柱体2F3、AD支撑柱体2F4、AE支撑柱体2F5;
[0101] AA支撑柱体2F1上设有BA限位盲孔2F1-1，BA限位盲孔2F1-1内安装有螺纹镶嵌圈。 [0102] AB支撑柱体2F2上设有BB限位盲孔2F2-1，BB限位盲孔2F2-1内安装有螺纹镶嵌圈。 C螺钉9C穿过内护盖4的AC护板4C上的AA通孔圆台4C1的通孔后，螺纹连接在所述M限位盲 孔2F1-1的螺纹镶嵌圈上;D螺钉9D穿过内护盖4的AC护板4C上的AB通孔圆台4C2的通孔后， 螺纹连接在所述BB限位盲孔2F2-1的螺纹镶嵌圈上;通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合，实现了 将内护盖4的AC护板4C与底座2的底面板2E的固定。
[0103] AC支撑柱体2F3上设有BC限位盲孔2F3-1，BC限位盲孔2F3-1内安装有螺纹镶嵌圈。 [0104] AD支撑柱体2F4上设有BD限位盲孔2F4-1，BD限位盲孔2F4-1内安装有螺纹镶嵌圈。 (如图2F所示)E螺钉9E穿过内支架5的DA加强筋5C1上的DA通孔5C11后，螺纹连接在所述BC 限位盲孔2F3-1的螺纹镶嵌圈上;F螺钉9F穿过内支架5的DB加强筋5C2上的DB通孔5C21后， 螺纹连接在所述BD限位盲孔2F4-1的螺纹镶嵌圈上;通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合，实现了 将内支架5的EC护板5C与底座2的底面板2E的固定。
[0105] AE支撑柱体2F5的中部是BD通孔2E1，该BD通孔2E1用于齿轮-主轴组件6的主轴6D 穿过。AE支撑柱体2F5的周边设有BA支撑臂2F51、BB支撑臂2F52、BC支撑臂2F53和BD支撑臂 2F54。这四个支撑臂（2F51、2F52、2F53、2F54)的背部设计为盲孔，而盲孔内安装有螺纹镶嵌 圈，通过此处的四个螺纹镶嵌圈与螺钉的配合，能够将本发明设计的智能阀门定位器与外 部的平台进行安装。在BA支撑臂2F51上设有BE限位盲孔2F5-1，BE限位盲孔2F5-1内安装有 螺纹镶嵌圈；一螺钉穿过换挡定位装置8的换挡支架8D上的HB通孔8D21后，螺纹连接在所述 BE限位盲孔2F5-1的螺纹镶嵌圈上，通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合，实现了将换挡支架8D与 底座2的底面板2E的固定。
[0106] 在BB支撑臂2F52上设有BF限位盲孔2F5-2，BF限位盲孔2F5-2内安装有螺纹镶嵌 圈；（如图IC、图2F所示)G螺钉9G穿过内支架5的EF护板5F的EB通孔圆台5F1的EC通孔5F2后， 螺纹连接在所述BF限位盲孔2F5-2的螺纹镶嵌圈上，通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合，实现了 将内支架5的EF护板5F与底座2的底面板2E的固定。
[0107] 参见图2D所示，底座2的底面板2E上还设有M支撑柱体2F21、BB支撑柱体2F22、BC 支撑柱体2F23、BD支撑柱体2F24;BA支撑柱体2F21上设有B-A限位盲孔2F211，B-A限位盲孔 2F211内安装有螺纹镶嵌圈；BB支撑柱体2F22上设有B-B限位盲孔2F221，B-B限位盲孔2F221 内安装有螺纹镶嵌圈；BC支撑柱体2F23上设有B-C限位盲孔2F231，B-C限位盲孔2F231内安 装有螺纹镶嵌圈；BD支撑柱体2F24上设有B-D限位盲孔2F241，B-D限位盲孔2F241内安装有 螺纹镶嵌圈。（如图6、图6A所示)GC螺钉7K穿过气路底板7C上的通孔后，螺纹连接在B-D限位 盲孔2F241的螺纹镶嵌圈上;⑶螺钉7L穿过气路底板7C上的通孔后，螺纹连接在B-C限位盲 孔2F231的螺纹镶嵌圈上;GE螺钉7M穿过气路底板7C上的通孔后，螺纹连接在B-A限位盲孔 2F211的螺纹镶嵌圈上；GF螺钉7N穿过气路底板7C上的通孔后，螺纹连接在B-B限位盲孔 2F221的螺纹镶嵌圈上;通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合，实现了将气路底板7C与底座2的底 面板2E的固定。为了实现对气源的密封，气路底板7C的下端面与底座2的气源腔之间在安装 时，安装了密封件7D。
[0108] 参见图2D所示，底座2的底面板2E上还设有A气源腔2G、B气源腔2H、C气源腔2I、D气 源腔2J、A气流通道2D31、B气流通道2D41、C气流通道2D51;四个气源腔（26、2!1、21、21)用于 存储通过气流通道(2031、2041、2051)进入的气体。
[0109] 在本发明中，A气塞10D、B气塞IOE和C气塞IOF的结构相同，选用江阴市青阳晶体宝 瓶盖厂生产的塑料气塞。
[0110] 在本发明中，底座2可以采用非金属材料加工。如塑料、PC材料、PVC材料、ABS材料 等。
[0111] 内护盖4
[0112] 内护盖4上设有AA护板4A、AB护板4B、AC护板4C、AD护板4D、上面板4E;
[0113] AC护板4C上设有AA通孔圆台4C1和AB通孔圆台4C2;所述AA通孔圆台4C1与底座2的 底面板2E的AA支撑柱体2F1对齐，使用螺钉穿过AA通孔圆台4C1后螺母连接在AA支撑柱体 2F1的螺纹孔中；所述AB通孔圆台4C2与底座2的底面板2E的AB支撑柱体2F2对齐，使用螺钉 穿过AB通孔圆台4C2后螺母连接在AB支撑柱体2F2的螺纹孔中。通过AA通孔圆台4C1与AA支 撑柱体2F1的配合，以及AB通孔圆台4C2与AB支撑柱体2F2的配合，实现了内护盖4的一端与 底座2的底面板2E的一端的固定。
[0114] 上面板4E上设有DA矩形孔4E1、DA通孔4E2、DB通孔4E3、DC通孔4E4、DA半圆盲孔 4E5,所述DA半圆盲孔4E5内设有DA通孔圆台4E51，使用一螺钉穿过DA通孔圆台4E51的通孔、 PCB板7A上的开口通孔7A-1后连接一螺母，实现内护盖4的AA护板4A与PCB板7A的固定。DA矩 形孔4E1与上盖1的上面板IA的矩形孔对齐。DA通孔4E2用于气动单元装置7中的GA按钮73穿 过。DB通孔4E3用于气动单元装置7中的GB按钮74穿过。DC通孔4E4用于气动单元装置7中的 GC按钮75穿过。
[0115] 在本发明中，为了加强内护盖4的承载能力，在内护盖4上设有DA加强筋4F1、DB加 强筋4F2。
[0116] 在本发明中，内护盖4可以采用非金属材料加工。如塑料、PVC材料、ABS材料等。
[0117] 内支架5
[0118] 内支架5上设有EA护板5A、EB护板5B、EC护板5C、ED护板5D、EE护板5E、EF护板5F、EG 护板5G AE护板5E位于ED护板的下方。EC护板5C与EF护板5F在同一平面上。EA护板5A与EB 护板5B平行放置。
[0119] EA护板5A的上端设有EA限位件51A和EB限位件51B。限位件（51A、51B)由限位圆柱 和限位矩形块构成。
[0120] EB护板5B的上端设有EC限位件51C和ED限位件51D。限位件（51C、51D)由限位圆柱 和限位矩形块构成。在本发明中，EA限位件51A与EC限位件51C相对设置，EB限位件51B与ED 限位件51D相对设置。EA限位件51A插入气动单元装置7的PCB板7A的GA开口槽-通孔对7A1 中；EB限位件51B插入气动单元装置7的PCB板7A的GB开口槽-通孔对7A2中；EC限位件51C插 入气动单元装置7的PCB板7A的GC开口槽-通孔对7A3中;ED限位件5ID插入气动单元装置7的 PCB板7A的⑶开口槽-通孔对7A4中。通过EA护板5A、EB护板5B上端设置的限位件，与PCB板7A 上设置的开口槽-通孔对相配合，能够阻止PCB板7A在磁屏蔽密封壳体内的移动。
[0121] EC护板5C的A板面5C-1上设有EA加强筋5C1、EB加强筋5C2和EA隔板5C4JA加强筋 5C1上设有EA通孔5C11，该EA通孔5C11用于C螺钉9C穿过(如图IC所示）;EB加强筋5C2上设有 EB通孔5C21，该EB通孔5C21用于D螺钉9D穿过(如图IC所示hEC护板5C的B板面5C-2上设有 EA限位柱5C3，所述EA限位柱5C3置于底座2的B-C限位盲孔2F31中。
[0122] EF护板5F的A板面5F-1上设有EB通孔圆台5F1，所述EB通孔圆台5F1的中心是EC通 孔5F2，该EC通孔5F2用于G螺钉9G穿过（如图IC所示）JF护板5F的B板面5F-2上设有EB限位 柱5F3,所述EB限位柱5F3置于底座2的BG限位盲孔2F5-3中。
[0123] 在本发明中，内支架5可以采用非金属材料加工。如塑料、PVC材料、ABS材料等。
[0124] 位移测量装置6
[0125] 参见图5、图5A、图5B、图5C、图5D所示，位移测量装置6包括有旋转盘6A、角行程大 齿轮6B、角行程小齿轮6C、主轴6D、弹性组件6E、FA轴承6F、FB轴承6G、轴密封圈6H。角行程大 齿轮6B的大齿轮齿盘内壁上设有内驱动齿6B1A，角行程大齿轮6B的大齿轮外凸圆体6B2的 外壁上设有外驱动齿6B2A。内驱动齿6B1A与外驱动齿6B2A分别与齿轮轴8F上的上从动齿 8F12和下从动齿8F3A啮合，实现角位移的传递。
[0126] 在本发明中，FA轴承6F与FB轴承6G结构相同。选用嘉兴嘉善佳俊无油润滑轴承厂 生产的滑动轴承。
[0127] 弹性组件6E
[0128] 参见图5B所示，弹性组件6E包括有FA垫片6E1、FB垫片6E2、FC垫片6Ε3、Π )垫片6E4、 FA碟簧6E6、FB碟簧6E7和FC弹性挡圈6E5JB垫片6E2与FC垫片6E3之间是FC弹性挡圈6E5JA 碟簧6E6的上下分别是FA垫片6E1与FB垫片6E2,且FA碟簧6E6、FA垫片6E1和FB垫片6E2构成 上簧组;所述上簧组套接在主轴6D的FC圆柱段6D3上。FB碟簧6E7的上下分别是FC垫片6E3与 FD垫片6E4，且FB碟簧6E7、FC垫片6E3和FD垫片6E4构成下簧组;所述下簧组套接在主轴6D的 FB圆柱段6D2上，且位于FA轴承6F的上方。
[0129] 旋转盘6A
[0130] 参见图5、图5A、图5B、图5E、图5F所示，旋转盘6A的中心处设有FA中心通孔6A2,所 述FA中心通孔6A2内设有FA凸圆台6A21和FB凸圆台6A22; FA凸圆台6A21与FB凸圆台6A22之 间是FA环形凹槽6A23。旋转盘6A的上盘面板6A1上设有FA减重凹槽6A11、FA沉头腔6A12。该 FA沉头腔6A12用于放置FA弹性挡圈61。旋转盘6A的下盘面板6A3的外缘上设有上齿6A31，上 齿6A31与角行程大齿轮6B的下齿6B3啮合，所述上齿6A31与所述下齿6B3的啮合是为了实现 旋转盘6A与角行程大齿轮6B之间的齿固定。旋转盘6A的下方设有FA圆台6A4、FA锥圆台6A5， FA圆台6A4的外壁与下盘面板6A3之间设有FA加强筋6A6，FA圆台6A4的内壁与FA锥圆台6A5 的外壁之间设有FB加强筋6A7。所述FB加强筋6A7之间是FB减重凹槽6A8。
[0131] 角行程大齿轮6B
[0132] 参见图5、图5A、图5B、图5G、图5H、图51、图5J所示，角行程大齿轮6B为一体成型结 构体。角行程大齿轮6B的中间是FB中心通孔6B8，所述FB中心通孔6B8用于主轴6D的一端穿 过；角行程大齿轮6B的一端是大齿轮齿盘6B1，该大齿轮齿盘6B1的内壁上设有内驱动齿 6B1A(该内驱动齿6B1A与齿轮轴8F上的上从动齿8F12啮合），角行程大齿轮6B的另一端是大 齿轮外凸圆体6B2，该大齿轮外凸圆体6B2上设有外驱动齿6B2A。所述大齿轮齿盘6B1的外缘 上设有外齿形6B1-1，该外齿形6B1-1的设计方便了角行程大齿轮6B的安装，同时也方便调 节角行程大齿轮6B上的驱动齿（6B1A、6B2A)与齿轮轴8F上的从动齿（8F12、8F3A，如图4B所 示)啮合。
[0133] 角行程大齿轮6B的A板面6B-1从外向里设有下齿6B3、第一凹腔6B4、第二凹腔6B5、 第三凹腔6B6、第四凹腔6B7;所述第三凹腔6B6用于放置旋转盘6A的FA圆台6A4;所述第二凹 腔6B5为锥形凹腔;所述第二凹腔6B5用于过渡旋转盘6A的FA圆台6A4安装，实现FA圆台6A4 在第三凹腔6B6内的运动不被干涉;所述第四凹腔6B7用于放置旋转盘6A的FA锥圆台6A5。
[0134] 角行程大齿轮6B的B板面6B-2从外向里设有第七凹腔6B10、大齿轮外凸圆体6B2、 第六凹腔6B9、大齿轮内凸圆体6B14;所述大齿轮内凸圆体6B14上均匀分布有FA锥凸块 6B11、FB锥凸块6B12、FC锥凸块6B13,所述三个锥凸块(6B11、6B12、6B13)分别置于与角行程 小齿轮6C的小齿轮内凸圆体6C6上，且通过FA倾斜凸块6C61、FB倾斜凸块6C62、FC倾斜凸块 6C63进行圆周内的限位。所述大齿轮外凸圆体6B2的内壁上设有内凸块6B22，且内凸块6B22 上设有盲孔6B21，该盲孔6B21内内安装有螺纹镶嵌圈。所述内凸块6B22置于弧形孔6C21中。 弧形孔6C21与内凸块6B22的配合，实现了角行程大齿轮6B与角行程小齿轮6C的初始位置安 装。
[0135] 角行程小齿轮6C
[0136] 参见图5、图5A、图5B、图5K、图5L、图5M、图5仲斤示，角行程小齿轮6C为一体成型结 构体。角行程小齿轮6C的中间是FC中心通孔6C3,所述FC中心通孔6C3用于主轴6D的一端穿 过;角行程小齿轮6C的一端是小齿轮齿盘6C1，角行程小齿轮6C的另一端是小齿轮外凸圆体 6 C2。所述小齿轮齿盘6C1的外缘上间隔均匀分布有凸起6C1-1和凹槽6C1-2。所述小齿轮外 凸圆体6C2上设有弧形孔6C21，该弧形孔6C21用于放置角行程大齿轮6B的内凸块6B22。所述 小齿轮外凸圆体6C2的外缘面上设有外凸块6C22、FA挡块6C23和FB挡块6C24,利用外凸块 6C22与角行程大齿轮6B的第六腔6B9的外壁接触，防止了角行程大齿轮6B与角行程小齿轮 6C之间安装时的过紧装配。通过FA挡块6C23与FB挡块6C24之间形成的缺口，能够阻止因尘 土进入造成的角行程大齿轮6B与角行程小齿轮6C之间抱死，有利于提高定位器的测量精 度。
[0137] 参见图5、图5A、图5B所示，角行程小齿轮6C的A板面6C-1从外向里设有FA凹腔6C4、 小齿轮内凸圆体6C6;所述FA凹腔6C4用于放置角行程大齿轮6B的大齿轮内凸圆体6B14;所 述小齿轮内凸圆体6C6上均匀分布设有FA倾斜凸块6C61、FB倾斜凸块6C62、FC倾斜凸块 6C63; FA倾斜凸块6C61与FA倾斜凸块6C61的端面接触，FB倾斜凸块6C62与FB倾斜凸块6C62 的端面接触，FC倾斜凸块6C63与FC倾斜凸块6C63的端面接触，用于限位角行程大齿轮6B在 角行程小齿轮6C上的转动范围。
[0138] 轴密封圈6H
[0139] 参见图5、图5A、图5B所示，轴密封圈6H的中心是供主轴6D穿过的中心通孔6H3，轴 密封圈6H上设有圆形外环6H1、锥形内环6H2,圆形外环6H1与锥形内环6H2之间是F环形腔 6H4,该F环形腔6H4用于减轻轴密封圈6H的重量。轴密封圈6H的锥形内环6H2的收缩端与主 轴6D的FA圆柱段6D1套接，且轴密封圈6H放置于底座2的BD通孔2E1中。
[0140] 主轴 6D
[0141] 参见图5A、图5B所示，主轴6D从下至上顺次设有FA圆柱段6D1、FA凹槽段6D11、FB圆 柱段6D2、FB凹槽段6D12、FC圆柱段6D3、FC凹槽段6D13、FD圆柱段6D4、FD凹槽段6D14、FE圆柱 段6D5、FE凹槽段6D15AA圆柱段6D1用于穿过底座2上的BD通孔2EUFB圆柱段6D2用于安装 FB轴承6GAC圆柱段6D3用于安装FA轴承6FJD圆柱段6D4和FE圆柱段6D5置于旋转盘6A的FA 环形凹槽6A23内。FA凹槽段6D11用于放置FB弹性挡圈62 凹槽段6D12用于放置FC弹性挡 圈6E5JC凹槽段6D13用于放置FB碟簧6E7JD凹槽段6D14用于放置FA碟簧6E6JE凹槽段 6D15用于放置FA弹性挡圈61。
[0142] 本发明设计的位移测量装置6在接收到外部反馈的角位移量S(如图3所示）后，主 轴6D转动，则带动旋转盘6A转动;旋转盘6A的运动带动角行程大齿轮6B随动;在角行程大齿 轮6B的外驱动齿6B2A与内驱动齿6B1A分别与齿轮轴8F的下从动齿8F3A、上从动齿8F12啮合 下，实现模数为0.5,传动比为1:3(外驱动齿6B2A与下从动齿）、4:33(内驱动齿6B1A与上从 动齿8F12)的传动;齿轮轴8F的运动带动电位器81转动，致使角位移量经电位器81输出一个 电信号;传动比的转换由换位凸轮8C来控制，（如图3C所示）当绕A轴线顺时钟转动换位凸轮 8C至极限位置时，换挡支架8D绕B轴线顺时钟转动，使齿轮轴8F的下从动齿8F3A与角行程大 齿轮6B的外驱动齿6B2A啮合，传动比为1:3;反之，齿轮轴8F的上从动齿8F12与角行程大齿 轮68的内驱动齿68^啮合，传动比为4:33。
[0143] 在本发明中，位移测量装置6中的旋转盘6A、角行程大齿轮6B、角行程小齿轮6C可 以采用非金属材料加工，如塑料、PPS、PC等。主轴6D可以采用金属材料加工，如不锈钢等。
[0144] 气动单元装置7
[0145] 参见图6、图6A所示，气动单元装置7包括有导气板7B、气路底板7C、密封件7D、GA过 滤圈7E、GB过滤圈7F、GC过滤圈7G、以及承载电子元器件的电路PCB板7A。
[0146] 用于显示本发明定位器参数等信息的LCD显示屏72置于电路PCB板7A的上方，且位 于内护盖4的DA矩形孔4E1及上盖1的矩形孔IlA的下方，内护盖4的DA矩形孔4E1与上盖1的 矩形孔IIA重叠。电路PCB板7A上设有的GA按钮73、GB按钮74和GC按钮75分别穿过内护盖4的 DA通孔4E2、DB通孔4E3和DC通孔4E4。所述气路底板7C的A面板7B-1上安装有多组电磁阀71。 在本发明中，密封件7D采用天然橡胶加工。密封件7D的构形与密封腔7C16的构形相同。
[0147] 电路 PCB 板 7A
[0148] 参见图1C、图1D、图1E、图6、图6A所示，电路PCB板7A用于承载电子元器件、LCD显示 屏72、GA按钮73、GB按钮74和GC按钮75。电路PCB板7A的一端设有GA开口槽-通孔对7A1、GB开 口槽-通孔对7A2; GA开口槽-通孔对7A1用于放置内支架5的DA限位件5IA; GB开口槽-通孔对 7A2用于放置内支架5的DB限位件51B。电路PCB板7A的另一端设有GC开口槽-通孔对7A3、⑶ 开口槽-通孔对7A4; GC开口槽-通孔对7A3用于放置内支架5的DC限位件51C;⑶开口槽-通孔 对7A4用于放置内支架5的DD限位件51D。在本发明中，采用内支架5上端的限位件(51A、51B、 51C、5ID)支撑起电路PCB板7A，且用电路PCB板7A两侧的开口槽-通孔对与限位件的配合，实 现电路PCB板7A与内支架5的固定。
[0149] 导气板7B
[0150] 参见图1C、图1D、图1E、图6B、图6C所示，导气板7B的GA面板7B1上设有GA沉头通孔 7B11、GB沉头通孔7B12、GC沉头通孔7B13、GA通孔7B4、GB通孔7B5、GC通孔7B6。在本发明中， 由于导气板7B为金属材料，因此三个沉头通孔(7811、7812、7813)内先安装上螺纹镶嵌圈， 然后螺纹连接螺钉，实现将气路底板7B与底座2的右面板2C固定。气路底板7B的GB面板7B2 上设有GA螺纹孔7B21和GB螺纹孔7B22，GA螺纹孔7B21用于螺纹连接GA长螺钉71，GB螺纹孔 7B22用于螺纹连接GB长螺钉7J。导气板7B选用金属材料加工。
[0151] GA通孔7B4的一端安装有A气塞10D，GA通孔7B4的另一端安装有GA过滤圈7E。
[0152] GB通孔7B5的一端安装有B气塞10E，GB通孔7B5的另一端安装有GB过滤圈7F。
[0153] GC通孔7B6的一端安装有C气塞10F，GC通孔7B6的另一端安装有GC过滤圈7G。
[0154]气路底板7C
[0155] 参见图6D、图6E所示，气路底板7C的四角分别设有供GF长螺钉7N穿过的GD通孔 7C11、供GC长螺钉7K穿过的GE通孔7C12、供⑶长螺钉7L穿过的GF通孔7C13、供GE长螺钉7M穿 过的GG通孔7C14、供气流通过的通孔7C-4。
[0156] 参见图1C、图6D、图6E所示，气路底板7C的A板面7C-1上设有用于安装螺纹镶嵌圈 7C-31 的盲孔 7C-3。
[0157] 参见图6D、图6E所示，气路底板7C的B板面7C-2上设有减轻气路底板7C的重量的减 重孔7C15,减重孔7C15之间是用于提高气路底板7C结构强度的加强筋;设有用于放置密封 件7D的密封腔7C16;用于存储气流的GA气源腔7C21、GB气源腔7C22、GC气源腔7C23和⑶气源 腔7C24,其中，GA气源腔7C21与A气源腔2G对应，GB气源腔7C22与B气源腔2H对应，GC气源腔 7C23与C气源腔21对应，GD气源腔7C24与D气源腔2J对应。
[0158] 在本发明中，电磁阀71为先导式两位三通结构的电磁阀。选用SMC公司生产的 SYJ514T-5MZ-F型号电磁阀。
[0159] 在本发明中，GA过滤圈7E、GB过滤圈7F和GC过滤圈7G的结构相同。选用台州市路桥 华农筛网厂生产的过滤圈。
[0160] 在本发明中，导气板7B与气路底板7C可以采用金属材料加工。如铝合金等。
[0161] 定位装置8
[0162] 参见图1D、图1E、图1F、图3、图3B、图3C、图4、图4A~图4F所示，定位装置8包括有电 位器81、配重体82、滑块8A、弹片8B、换位凸轮8C、换挡支架8D、锁环8E和齿轮轴8F。齿轮轴8F 的一端与电位器81的输出轴811连接。齿轮轴8F上套接有锁环8E。弹片8B选用金属材料加 工，如铜。
[0163] 在本发明中，电位器81选用北京环宇顺通科技有限公司的6537S-420-103型号电 位器。性能指标IOK Ω ±10%。
[0164] 滑块8A与弹片8B
[0165] 参见图4、图4A、图4B所示，滑块8A上设有HA锁孔8A1，该HA锁孔8A1用于放置弹片8B 的B端8B2。滑块8A安装在底座2的隔板2E5上。
[0166] 参见图4、图4A、图4B所不，弹片8B的一2而记为A%j}8B 1，弹片8B的另一2而记为B立而 8B2。所述A端8B1置于换挡支架8D的HA圆环体8D1的HB锁孔8D12中。所述B端8B2置于滑块8A 的HA锁孔8A1中。弹片8B设计成"V"形结构，在换挡过程中能够通过弹片8B自已的弹性伸缩 能力来实现限位。
[0167] 换位凸轮8C
[0168] 参见图4、图4A、图4B、图4D所示，换位凸轮8C为一体成型结构体。换位凸轮8C的中 部是HD通孔8C6,该HD通孔8C6用于放置换挡支架8D的HC圆环体8D3。换位凸轮8C上设有缺口 环8C1、圆环8C2、辅助环8C3;缺口环8C1与圆环8C2之间设有开口环槽8C5，圆环8C2与辅助环 8C3之间是弧形盲槽8C4。所述圆环8C2上设有HA凸挡块8C21和HB凸挡块8C22，HA凸挡块8C21 或者HB凸挡块8C22与换挡支架8D的缺块8D51的接触实现换挡支架8D与换位凸轮8C的初始 安装定位。
[0169] 换挡支架8D
[0170] 参见图4、图4A、图4B、图4E、图4F所示，换挡支架8D为一体成型结构体。换挡支架8D 上设有HA圆环体8D1、HB圆环体8D2、HC圆环体8D3、HA连接板8D4和HB连接板8D5，HB圆环体 8D2位于HA圆环体8D1与HC圆环体8D3之间，且HA圆环体8D1与HB圆环体8D2之间是HA连接板 8D4，HB圆环体8D2与HC圆环体8D3之间是HB连接板8D5。!?连接板8D5与HC圆环体8D3的接合 处设有锁块8D-1，所述锁块8D-1与换位凸轮8C的缺口环8C1上的两个凸台分别接触时，为定 位器能够实现的极限位置。
[0171] 所述HB连接板8D5的一端上设有缺块8D51和缺槽8D52,缺槽8D52卡在换位凸轮8C 的开口环槽8C5处的圆环8C2上，缺块8D51可以与HA凸挡块8C21或者HB凸挡块8C22接触。
[0172] 所述HA圆环体8D1的中部是HA通孔8D11，该HA通孔8D11用于放置电位器81;所述HA 圆环体8D1的外缘面上设有HB锁孔8D12,该HB锁孔8D12用于放置弹片8B的A端 8B1。
[0173] HB锁孔8D12为"V"形构型，这有利于弹片8B的A端8B1顺畅滑入滑出。HB圆环体8D2 上设有HB通孔8D21，该HB通孔8D21用于安装长螺钉，该长螺钉穿过HB通孔8D21后螺纹连接 在底座2的BE限位孔2F5-1中。
[0174] HC圆环体8D3上设有HC盲孔8D31，该HC盲孔8D31用于放置配重体82。
[0175] 参见图4、图4B所示，锁环8E套接在齿轮轴8F的HB轴段上，用于实现齿轮轴8F的HB 轴段与电位器81的输出轴811之间的固定。
[0176] 齿轮轴8F
[0177] 参见图4、图4B所示，齿轮轴8F上设有HA轴段8F1、HB轴段8F2和凸圆体8F3。说轴段 8F1的端部设有HA盲孔8F1UHB轴段8F2上均匀分布的三个弧形爪8F21和开口槽8F22。通过 在HB轴段8F2上套接锁环8E，实现齿轮轴8F与电位器81的输出轴811之间的固定连接。HA轴 段8F1上设有上从动齿8F12,该上从动齿8F12在运动时能够与角行程大齿轮6B的内壁上设 计的内驱动齿6B1A啮合。凸圆体8F3上设有下从动齿8F3A，该下从动齿8F3A在运动时能够与 角行程大齿轮6B的大齿轮外凸圆体6B2的外壁上的内驱动齿6B2A啮合。
[0178] 在本发明中，定位装置8中的换挡支架8D在换位凸轮8C的控制下，到达顺(或逆)时 钟的极限位置，换挡支架8D的极限位置由滑块8A、弹片8B来锁定，当换挡支架8D处于顺时钟 的极限位置时，滑块8A需要被移动至Y轴负方向的极限位置，弹片8B的两端顶紧换挡支架8D 的HB锁孔8D12、滑块8A的HA锁孔8A1;反之，滑块8A需要被移动至Y轴正方向的极限位置，弹 片8B的两端顶紧换挡支架8D的HB锁孔8D12、滑块8A的HA锁孔8A1。
[0179]本发明定位器的啮合状态：
[0180]参见图3C所示，当顺时针转动换位凸轮8C至极限位置时，则换挡支架8D绕B轴线沿 顺时针运动，齿轮轴8F与角行程大齿轮6B形成外啮合状态。即齿轮轴8F的HA轴段8F1上的驱 动齿8F12与角行程大齿轮6B的大齿轮齿盘内壁6B1-1上的驱动齿啮合。
[0181] 参见图3C所示，当逆时针转动换位凸轮8C至极限位置时，则换挡支架8D绕B轴线沿 逆时针运动，齿轮轴8F与角行程大齿轮6B形成内啮合状态。即齿轮轴8F的HA轴段8F1上的驱 动齿8F12与角行程大齿轮6B的大齿轮外凸圆体6B2的外壁上的驱动齿啮合。
[0182] 本发明设计的智能阀门定位器利用位移传感器（电位器)来对推动阀门执行机构 的气缸的行程进行测量，实现对调节型阀门或开关阀开度的控制，对此，位移测量结构是智 能阀门定位器的重要组成部分，采用通用位移传感器与专用定位盘相结合，采用可替换结 构实现单作用和双作用气缸的位移测量控制，能有效提高控制效率和节省气量。
[0183]本发明设计的一种长方形智能阀门定位器的结构的要求是各部分连接可靠、牢 固、密封性好、定位准确、易于安装，以满足在工业现场实现气动控制。工业现场气体有粉 尘，要有很好的密封封装性能，以实现防护，由于调试需要，还要可以便捷地拆下，以提高工 作效率。
【主权项】
1. 一种长方形智能阀门定位器的位移测量装置，其特征在于：该位移测量装置包括有 旋转盘（6A)、角行程大齿轮（6B)、角行程小齿轮(6C)、主轴（6D)、弹性组件（6E)、FA轴承 (6F)、FB轴承(6G)、轴密封圈（6H); 旋转盘(6A)的中心处设有FA中心通孔(6A2)，所述FA中心通孔(6A2)内设有FA凸圆台 (6A21)和FB凸圆台（6A22);FA凸圆台（6A21)与FB凸圆台（6A22)之间是FA环形凹槽(6A23); 旋转盘(6A)的上盘面板(6A1)上设有FA减重凹槽(6A11)、FA沉头腔(6A12);该FA沉头腔 (6A12)用于放置FA弹性挡圈（61); 旋转盘(6A)的下盘面板(6A3)的外缘上设有上齿(6A31)，上齿(6A31)与角行程大齿轮 (6B)的下齿(6B3)啮合； 旋转盘(6A)的下方设有FA圆台（6A4)、FA锥圆台（6A5)，FA圆台（6A4)的外壁与下盘面板 (6A3)之间设有FA加强筋(6A6)，FA圆台（6A4)的内壁与FA锥圆台（6A5)的外壁之间设有FB加 强筋(6A7);所述FB加强筋(6A7)之间是FB减重凹槽(6A8); 角行程大齿轮(6B)的中间是FB中心通孔(6B8)，所述FB中心通孔(6B8)用于主轴(6D)的 一端穿过；角行程大齿轮(6B)的一端是大齿轮齿盘(6B1)，该大齿轮齿盘(6B1)的内壁(6B1-1)上设有与齿轮轴(8F)上的驱动齿(8F12)啮合的驱动齿，角行程大齿轮(6B)的另一端是大 齿轮外凸圆体(6B2);所述大齿轮齿盘(6B1)的外缘上设有外齿形(6B1-1); 角行程大齿轮(6B)的A板面(6B-1)从外向里设有下齿(6B3)、第一凹腔(6B4)、第二凹腔 (6B5)、第三凹腔(6B6)、第四凹腔(6B7);所述第三凹腔(6B6)用于放置旋转盘(6A)的FA圆台 (6A4);所述第二凹腔(6B5)为锥形凹腔;所述第二凹腔(6B5)用于过渡旋转盘(6A)的FA圆台 (6A4)安装，实现FA圆台（6A4)在第三凹腔(6B6)内的运动不被干涉;所述第四凹腔(6B7)用 于放置旋转盘(6A)的FA锥圆台（6A5); 角行程大齿轮（6B)的B板面（6B-2)从外向里设有第七凹腔（6B10)、大齿轮外凸圆体 (6B2)、第六凹腔(6B9)、大齿轮内凸圆体(6B14);所述大齿轮内凸圆体(6B14)上均匀分布有 FA锥凸块(6B11)、FB锥凸块(6B12)、FC锥凸块(6B13)，所述三个锥凸块(6B11、6B12、6B13)分 别置于与角行程小齿轮(6C)的小齿轮内凸圆体(6C6)上，且通过FA倾斜凸块(6C61)、FB倾斜 凸块(6C62)、FC倾斜凸块(6C63)进行圆周内的限位;所述大齿轮外凸圆体(6B2)的内壁上设 有内凸块(6B22)，且内凸块(6B22)上设有盲孔(6B21)，该盲孔(6B21)内内安装有螺纹镶嵌 圈；所述内凸块(6B22)置于弧形孔(6C21)中；弧形孔(6C21)与内凸块(6B22)的配合，实现了 角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮(6C)的初始位置安装； 角行程小齿轮(6C)的中间是FC中心通孔(6C3)，所述FC中心通孔(6C3)用于主轴(6D)的 一端穿过;角行程小齿轮(6C)的一端是小齿轮齿盘(6C1)，角行程小齿轮(6C)的另一端是小 齿轮外凸圆体(6C2); 所述小齿轮齿盘(6C1)的外缘上间隔均匀分布有凸起(6C1-1)和凹槽(6C1-2); 所述小齿轮外凸圆体(6C2)上设有弧形孔(6C21)，该弧形孔(6C21)用于放置角行程大 齿轮(6B)的内凸块(6B22);所述小齿轮外凸圆体(6C2)的外缘面上设有外凸块(6C22)、FA挡 块(6C23)和FB挡块(6C24)，利用外凸块(6C22)与角行程大齿轮(6B)的第六腔(6B9)的外壁 接触，防止了角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮(6C)之间安装时的过紧装配;通过FA挡块 (6C23)与FB挡块(6C24)之间形成的缺口，能够阻止因尘土进入造成的角行程大齿轮(6B)与 角行程小齿轮(6C)之间抱死，有利于提高定位器的测量精度； 角行程小齿轮(6C)的A板面(6C-1)从外向里设有FA凹腔(6C4)、小齿轮内凸圆体(6C6); 所述FA凹腔(6C4)用于放置角行程大齿轮(6B)的大齿轮内凸圆体(6B14);所述小齿轮内凸 圆体(6C6)上均匀分布设有FA倾斜凸块(6C61)、FB倾斜凸块(6C62)、FC倾斜凸块(6C63);FA 倾斜凸块(6C61)与FA倾斜凸块(6C61)的端面接触，FB倾斜凸块(6C6 2)与FB倾斜凸块(6C62) 的端面接触，FC倾斜凸块(6C63)与FC倾斜凸块(6C63)的端面接触，用于限位角行程大齿轮 (6B)在角行程小齿轮(6C)上的转动范围； 弹性组件(6E)包括有FA垫片（6E1)、FB垫片(6E2)、FC垫片(6Ε3)、Π)垫片（6E4)、FA碟磺 (6E6)、FB碟磺(6E7)和FC弹性挡圈（6E5);FB垫片6E2与FC垫片6E3之间是FC弹性挡圈6E5;FA 碟簧(6E6)的上下分别是FA垫片（6E1)与FB垫片（6E2)，且FA碟簧(6E6)、FA垫片（6E1)和FB垫 片(6E2)构成上簧组;所述上簧组套接在主轴(6D)的FC圆柱段(6D3)上;FB碟簧(6E7)的上下 分别是FC垫片(6E3)与Π)垫片(6E4)，且FB碟簧(6E7)、FC垫片(6E3)和Π)垫片(6E4)构成下簧 组;所述下簧组套接在主轴(6D)的FB圆柱段(6D2)上，且位于FA轴承(6F)的上方； 轴密封圈（6H)的中心是供主轴(6D)穿过的中心通孔(6H3)，轴密封圈（6H)上设有圆形 外环(6H1)、锥形内环(6H2)，圆形外环(6H1)与锥形内环(6H2)之间是F环形腔(6H4);轴密封 圈(6H)的锥形内环(6H2)的收缩端与主轴(6D)的FA圆柱段(6D1)套接，且轴密封圈(6H)安装 在底座(2)的BD通孔(2E1)中； 主轴(6D)从下至上顺次设有FA圆柱段(6D1)、FA凹槽段(6D11)、FB圆柱段(6D2)、FB凹槽 段(6D12)、FC圆柱段（6D3)、FC凹槽段（6D13)、ro圆柱段(6D4)、FD凹槽段(6D14)、FE圆柱段 (6D5)、FE凹槽段(6D15); FA圆柱段(6D1)用于穿过底座(2)上的K)通孔(2E1); FB圆柱段(6D2)用于安装FB轴承(6G); FC圆柱段(6D3)用于安装弹性组件(6E)的上簧组； FD圆柱段(6D4)和FE圆柱段(6D5)置于旋转盘(6A)的FA环形凹槽(6A23)内； FA凹槽段(6D11)用于放置FB弹性挡圈(62); FB凹槽段(6D12)用于放置FC弹性挡圈（6E5); FC凹槽段(6D13)用于放置FB碟磺(6E7); FD凹槽段(6D14)用于放置FA碟磺(6E6); FE凹槽段(6D15)用于放置FA弹性挡圈(61)。2.根据权利要求1所述的一种长方形智能阀门定位器的位移测量装置，其特征在于:主 轴(6D)采用金属材料加工。
【专利摘要】本发明公开了一种长方形智能阀门定位器的位移测量装置，该位移测量装置中的旋转盘(6A)安装在角行程大齿轮(6B)的上方，角行程小齿轮(6C)安装在角行程大齿轮(6B)的下方，主轴(6D)穿过旋转盘(6A)、角行程大齿轮(6B)和角行程小齿轮(6C)中心的通孔，弹性组件(6E)、FA轴承(6F)、FB轴承(6G)和轴密封圈(6H)套接在主轴(6D)上。本发明位移测量装置利用电位器、换挡支架(8D)与角行程大小齿轮(6B、6C)相结合，采用可替换结构实现单作用和双作用气缸的位移测量控制，能有效提高控制效率和节省气量。
【IPC分类】F16K31/12, F16K37/00
【公开号】CN105485406
【申请号】CN201510924086
【发明人】董全林, 朱天宇, 于薇
【申请人】北航温州研究院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月11日
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