CN1016090B - 一种高速液压伺服缸 - Google Patents

Abstract

一种高速液压伺服机，由活塞杆、缸筒、活塞、螺母、丝杠、轴承、紧固螺母、阀体和阀芯组成，丝杆和阀芯为两本结构，本发明由于阀芯和丝杠分离，大大减小了电机拖动的转动惯量，当超载时，活塞杆不动，阀芯尽管有轴向移动，但由于它和丝杠是螺纹付联结，故避免了干涉破坏，同时由于丝杠采用了多头大螺距梯形或矩形螺纹，使得其承受负荷强度及导程加大，从而大大提高了脉冲油缸的速度。此外，由于取消了螺母和丝杠间的高压密封，大大降低了加工难度，使本油缸易于工程化，造价低廉。

Description

本发明属于液压伺服缸技术领域。

为实现脉冲油缸结构简单紧凑，设计合理，一般采用油缸内部实现机械位置反馈的机构，如日本专利《液压伺服缸》（特许号：昭和58年27121），其结构由圆筒、柱塞、柱塞杆、丝杠、螺母、阀芯、阀体、压力平衡室、大小齿轮及脉冲马达组成，其特点是其中的丝杠与阀芯为一体结构，对伺服电机负载而言，需有较大的转动惯量，如需正常工作则需加大电功率，若遇超载时，活塞突停，而丝杠却继续在活塞上的螺母中旋转，由此，阀芯就会在轴向产生移动，会造成与其它机械部件相碰，运动失灵，甚至发生机件损坏事故。

为解决以上结构之不足，本发明者在前不久提供一种新的脉冲油缸的机械位置反馈机构（中国实用新型专利，申请号89209447）。该技术中将转动阀芯与螺杆分为两体，且螺杆与阀套结为一体，这样大大减小了电机拖动转动惯量，而长螺杆的惯量加到拖动载荷的活塞上，影响甚微，当超载时，活塞杆不动，阀芯只做圆周旋转，没有轴向移动，避免碰撞，从而实现控制灵活，节省功率。这种设计虽然克服了通常使用的高速液压伺服缸的主要缺点，但是阀套与油缸内及油缸与活塞杆空腔之间仍需要高压密封，其加工仍然难度很大，伺服缸造价 仍然很高。

本发明的目的是在上述中国实用新型专利89209447号技术的基础上再进行改进，使油缸的机械位置反馈机构更加灵活，提高脉冲油缸的速度，并安全可靠，同时降低伺服缸的成本。

本发明的液压伺服缸将阀体和阀套合为一个部件使阀结构简化;将原设计的单头三角螺纹的螺杆改为多头梯形螺纹，矩形螺纹或多滚珠丝杠;由螺杆和阀套结为一体改为丝杠与阀芯采用分离两体结构，并用螺纹付联接，并在丝杠靠近阀芯一端装有轴承，轴承即起支承螺杆的作用，又减少丝杠与阀体间的摩擦;此外在活塞上固定的螺母中设计了一个通孔，由于高压油缸和活塞杆空腔之间有一通孔成等压，取消了螺母和丝杠间高压密封，大大降低了加工难度。

本发明具体结构形式如下，所采用的部件有差动油缸，滑动阀芯，阀芯外面套有阀体，其之间有一定间隙，阀芯在阀体内可任意转动。在阀体对应另一端有缸体，活塞，螺母及丝杠组成，阀体与活塞这间为一可伸缩的空腔（B腔），在活塞杆中间有空腔（D腔）。其结构特征在于（1）阀芯和丝杠为两体结构，在同一轴线上相互分开。（2）丝杠和阀芯之间用螺纹付联接。（3）丝杠可采用多头梯形螺纹，矩形螺纹或分头滚珠丝杠，丝杠靠近阀芯一端装有轴承，轴承的外环与阀体过渡配合，轴向固定右侧靠挡板，左侧靠阀体上的平台实现，内环与丝杠紧密配合起支撑丝杠的作用，并减少丝杠转动时与阀体之间的摩擦力;轴向 两侧靠丝杠上凸台和紧固螺母固定。（4）与丝杠另一端螺纹配合的螺母装在活塞的中心，与活塞结为一体，螺母和丝杠间螺旋机构能够实现可逆动作，在活塞作前后运动时，在螺母内的丝杠也同时径向左右旋转，结果将螺母的直线运动变成丝杠的旋转运动。（5）B腔和D腔由通孔联通。

其工作原理：步进电机带动滑动阀芯，当逆时针转动阀芯，阀芯向右轴向移动，打开油口C，使高压油P进入B腔，油缸活塞受力后向左移动，由于活塞上的螺母也随之移动，迫使丝杠逆时针转动，因阀芯和丝杠螺纹付联接，故同时带动阀芯向左轴向移动，使油口C减小直至关闭，从而实现位置反馈。

本发明的优点：

（1）由于阀芯和丝杠分离，阀芯仅是原电机所带部件总长度的五分之一，故大大减小了电机拖动的转动惯量，用小电机即可带动阀芯，如电机大小不变则转速提高;

（2）由于阀芯和丝杠间采用了螺纹付联接，当超载时尽管阀芯有轴向移动，但向右移一定距离后便于丝杠脱开，向左移一定距离后便于电机脱开，从而避免了干涉和破坏;

（3）丝杠由原来的单头三角螺纹小螺距，改变成多头大螺距梯形或矩形螺纹或多头滚珠丝杠，使得丝杠承受负荷强度及导程加大，从而大大提高了脉冲油缸的速度;

（4）丝杠与靠近阀体一端装有轴承，减少了丝杠与阀体之间的摩擦力;

（5）由于B腔和D腔设计成联通型，使得两腔受同一压力，从而取消了螺母和丝杠间高压密封，大大降低了加工难度，使得本油缸易于工程化，造价低廉。

结合附图说明其实施例：

附图为高速脉冲油缸的顺向剖面图。

图中：1为活塞杆;2为缸筒;3为活塞;4为螺母;3、4结为一体;5为丝杠与螺母4过渡配合;6为轴承其外环和阀体8过渡配合;内环与丝杠5紧密配合，7为紧固螺母，8为阀体。与缸筒2对应，9为阀芯，阀芯和丝杠5分离，并用螺纹付联接，为此反馈机构采用滑动阀芯;10为通孔，A、P为高压油泵的出油管道、T为低压油箱、C为油口、B为油缸空腔、D为活塞杆空腔、B、D空腔通过通孔10连通。

Claims (2)

1、一种高速液压伺服油缸，由活塞杆、缸筒、活塞、螺母、丝杠、轴承、紧因螺母、阀体、阀芯组成，本发明特征在于丝杠5和阀芯9为两体结构，在同一轴线上相互分开，丝杠5和阀体9用螺纹付联接，丝杠5可采用多头梯形螺纹，矩形螺纹或多头滚珠丝杠；丝杠5靠近阀芯一端装有轴承6；此外，油缸空腔B和活塞杆空腔D之间有通孔联通。

2、按权利要求1所述之伺服缸，其特征在于油缸空腔B和活塞杆空腔D之间的通孔是指在固定在活塞3中螺母4上的通孔10。

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