CN101839267A - 自带泵一体化调速调压伺服油缸 - Google Patents

Abstract

自带泵一体化调速调压伺服油缸属于液压及自动控制技术领域。本发明包括由电机驱动的泵，开关式止动阀，往复或转角伺服油缸几个部分组成。由于是采用电机驱动的泵直接驱动并控制伺服油缸，所以只需控制电机的转向和速度就可以实现对伺服油缸调压和调速。由于伺服油缸在不动作时泵是不工作的，所以耗能也相对传统结构少很多。本发明目的主要是将伺服液压系统集成化。结构紧凑，省去了外部的传统接头、复杂管路、换向阀、节流阀等器件，使得伺服油缸装配工艺大大简化，减小故障率，提高电能—机械能转换效率和响应速度。是一种能够安装在空间狭小、结构复杂、控制精度要求高的装置；如机器人中的伺服液压油缸。

Description

自带泵一体化调速调压伺服油缸

技术领域

本发明涉及一种液压油缸，尤其涉及一种利用单片机控制，直接通过电机带动小型泵驱动的液压油缸。属于自动控制技术领域的伺服液压油缸。

背景技术

在中小型机器人的设计制造中，普遍使用的是高精度的电机和相应大减速比的减速器，以较高的电机速度获得理想的力矩和速度输出。要确保足够的强度，零配件自身的重量就会很大。造成整机尺寸过大，耗能高。而且高精度的电机和相应高精度大减速比的减速器制造难度大，工艺要求极高，价格昂贵，而且越小型化问题越突出。传统液压系统虽然也能够得到理想的力矩和速度输出，但只适用于大型的机械设备使用，若小型化后应用于中小型机器人中，外部的传统接头、复杂管路、换向阀、节流阀等器件将会使装置的重量、整机尺寸、耗能和成本成倍提高，而且装配工艺复杂，维护成本高，故障率高，过长的管路也使得电能——机械能转换效率降低。

为了充分利用已有技术来克服现有技术的不足，本发明将调速电机、驱动泵、开关式止动阀、伺服油缸组合在一起，成为结构紧凑的一体化调速调压伺服油缸。由于省去了外部的传统接头、复杂管路、换向阀、节流阀等器件而采用电机带动的泵直接驱动并控制伺服油缸，没有了长而复杂的管路，在伺服油缸在不动作时泵也是不工作的，所以整体重量轻，耗能也相对传统结构少得多。综合的电能——机械能转换效率和响应速度比传统液压系统高。一体化调速调压伺服油缸不涉及复杂精密的齿轮传动结构，大大降低了制造工艺、制造周期和制造成本。也更加容易实现整个伺服液压系统集成化、小型化。对伺服油缸的控制就和使用减速电机一样容易，只需控制电机的转向和速度就可以，在以较低的能量输入得到相同理想的力矩和速度输出的同时，减少了零件数量，降低故障率，简化了装配工艺和整机结构。适用安装在如拟人机器人、灵巧手等空间狭小、结构复杂、控制单元数量大而控制精度要求、力矩和速度要求很高的装置中。

发明内容

液压油缸腔体内设有活塞和与之相连的活塞杆，活塞一侧的腔体为有杆腔，活塞另一侧的腔体为无杆腔，止动阀阀腔内设有可通电产生磁性的线圈，控制管路开启关闭的柱塞阀芯，阀芯的一端连接有复位弹簧；另一端带通孔柱塞在得电吸合时可使两端控制阀口导通(或关闭)，控制阀口两端与前端前油管和后端泵体相通；前油管与有杆腔相通，后油管与泵相通。电机启动的同时止动阀吸合，两端控制阀口导通。电机正转时，有杆腔内的油经过前油管——开关式止动阀——泵——后油管进入无杆腔腔体，反转时，无杆腔内的油经过后油管——泵——开关式止动阀——前油管进入有杆腔腔体。活塞两端一端为推，另一端就吸。停止时，电机停转，开关式止动阀锁死，活塞杆锁死在停止位置。通过读取码盘调整电机的速度以达到控制活塞杆停止位置的目的。

附图说明

附图1为本发明实施例装置的整体立体半切剖视图

附图2为本发明实施例装置的阀体关闭位置立体半切剖视图

附图3为本发明实施例装置的阀体开启位置立体半切剖视图

一体化伺服液压油缸。其包括包含(2)缸体外壳、(21)缸体端盖、(4)活塞、(11)活塞杆、(1)前端盖、(5)后端盖、(3)前油管、(15)后油管组成的油缸体。油缸体后设有开关式止动阀，止动阀包括(6)线圈、(7)阀腔、(13)柱塞阀芯、(12)复位弹簧、开关式止动阀后设有连接码盘的电机和泵，其包括(10)电机定子、(18)电机转子、(16)电机轴、(19)电机端盖、(9)电机及阀体端盖、(14)泵至阀口端盖管路、(20)码盘、(17)泵腔、(8)泵转子。

具体实施方式

如附图1整体立体半切剖视图所示，本发明的一体化伺服液压油缸主要由4个部分组成。

1、液压油缸部分，其包括包含(2)缸体外壳、(21)缸体端盖、(4)活塞、(11)活塞杆、(1)前端盖、(5)后端盖、(3)前油管、(15)后油管组成。

2、开关式止动阀部分，止动阀包括(6)线圈、(7)阀腔、(13)柱塞阀芯、(12)复位弹簧、

3、设有连接码盘的电机，其包括(10)电机定子、(18)电机转子、(16)电机轴、(19)电机端盖、(9)电机及阀体端盖、(20)码盘、

4、泵体部分，包括(14)泵至阀口端盖管路、(17)泵腔、(8)泵转子。

基本原理是；单片机依靠码盘反馈获得转速数据并控制电机，并同时控制止动阀。电机带动小型泵高速旋转，将动能传递至液压油从而驱动液压油缸。电机正转时，有杆腔内的油经过前油管——开关式止动阀——泵——后油管进入无杆腔腔体，反转时，无杆腔内的油经过后油管——泵——开关式止动阀——前油管进入有杆腔腔体。

止动阀可根据应用情况分为常闭型止动阀和常开型止动阀，其区别在于两端控制阀口和止动阀阀芯的相对位置不同。附图给出了常闭型止动阀的结构形式。

电机运转时，若使用的是常闭型止动阀，单片机控制止动阀吸合，两端控制阀口导通。活塞两端即通过泵形成一个回路，一端为推，另一端就吸。单片机控制线圈断电止动阀阀芯释放，切断两端控制阀口通路，活塞和活塞杆即被锁定位置。

若使用的是常开型止动阀，两端控制阀口为常开导通状态，活塞位置不锁定，液压油可以在活塞受到外力的作用下通过泵的缝隙在液压油缸的回路中流动。只有当需要制动时单片机控制线圈得电止动阀阀芯吸合，切断两端控制阀口通路，活塞和活塞杆即被锁定位置。

一体化调速调压伺服油缸可以用于各种液压油缸形式，如直线往复缸，旋转缸和转角缸等，因结构形式大同小异，这里不再复述。

Claims (6)

1.本发明涉及液压油缸，尤其涉及一种自动控制技术领域的一体化伺服液压油缸。其包括包含(2)缸体外壳、(21)缸体端盖、(4)活塞、(11)活塞杆、(1)前端盖、(5)后端盖、(3)前油管、(15)后油管组成的油缸体。油缸体后设有开关式止动阀，止动阀包括(6)线圈、(7)阀腔、(13)柱塞阀芯、(12)复位弹簧、开关式止动阀后设有连接码盘的电机和泵，其包括(10)电机定子、(18)电机转子、(16)电机轴、(19)电机端盖、(9)电机及阀体端盖、(14)泵至阀口端盖管路、(20)码盘、(17)泵腔、(8)泵转子。

液压油缸腔体内设有活塞和与之相连的活塞杆，活塞一侧的腔体为有杆腔，活塞另一侧的腔体为无杆腔，止动阀阀腔内设有可通电产生磁性的线圈，控制管路开启关闭的柱塞阀芯，阀芯的一端连接有复位弹簧；另一端带通孔柱塞在得电吸合时可使两端控制阀口导通(或关闭)，控制阀口两端与前端前油管和后端泵体相通；前油管与有杆腔相通，后油管与泵相通。

电机启动的同时止动阀吸合，两端控制阀口导通。电机正转时，有杆腔内的油经过前油管——开关式止动阀——泵——后油管进入无杆腔腔体，反转时，无杆腔内的油经过后油管——泵——开关式止动阀——前油管进入有杆腔腔体。活塞两端一端为推，另一端就吸。停止时，电机停转，开关式止动阀锁死，活塞杆锁死在停止位置。

通过读取码盘调整电机的速度以达到控制活塞杆停止位置的目的。

2.根据权利要求1所述的一体化伺服液压油缸其特征在于电机、泵体、柱塞阀和液压油缸使用一个外壳组合成为一体。

3.根据权利要求1所述的一体化伺服液压油缸其特征在于经过码盘输出信号控制速度的电机将输出力直接传递至泵，控制电机转速即可驱动液压油缸活塞杆运动并控制速度。

4.根据权利要求1所述的一体化伺服液压油缸其特征在于止动阀阀腔内设有可通电产生磁性的线圈，用以控制管路开启关闭的柱塞阀芯，阀芯的一端连接有复位弹簧；另一端带通孔柱塞在得电吸合时可使两端控制阀口相通，控制阀口两端与前端前油管和后端泵体相通；前油管与有杆腔相通，后油管与泵相通。

5.根据权利要求1所述的一体化伺服液压油缸其特征在于电机启动的同时止动阀吸合，两端控制阀口导通。电机正转时，有杆腔内的油经过前油管——开关式止动阀——泵——后油管进入无杆腔腔体，反转时，无杆腔内的油经过后油管——泵——开关式止动阀——前油管进入有杆腔腔体。活塞两端一端为推，另一端就吸。停止时，电机停转，开关式止动阀锁死，活塞杆锁死在停止位置。

6.根据权利要求4所述的开关式止动阀其特征在于止动阀根据需要可以依据柱塞阀芯和两端控制阀口相对位置的不同分长开和长闭两种，常开型是整个回路常通，在止动阀柱塞得电吸合时可使两端控制阀口关闭。用于当需要紧急止动或临时油缸锁定时使用。不吸合时活塞杆位置不锁定。常闭型是整个回路常闭，在需要油缸动作时止动阀柱塞得电吸合，使两端控制阀口导通。不吸合时活塞杆位置锁定。用于需要油缸长时间锁定位置时使用。

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