CN104295558A - 具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，包括一个缸筒，在所述的缸筒前后设有一个其端面配合的端盖，缸筒以及前、后端盖组成具有中空腔体的缸体，缸体的中空腔体内装设有加工为一体的活塞杆和活塞，在缸体开设有高压油路孔和低压油路孔，后端盖上安装有拉压力传感器；高压油路孔和低压油路孔各自装配一个固定在缸筒上接头体，一个接头体连通高压回路，另一个接头体连通低压回路；在缸体上安装电液伺服阀、单向阀、安全阀和液压蓄能器，单向阀的液压油流入端通过单向阀油路板与系统低压回路孔连通，流出端与油缸有杆腔连通；液压蓄能器与油缸的无杆腔连通，安全阀的高压端与油缸的无杆腔连通，低压端与系统低压回路连通。

Description

具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸
技术领域
本发明为一种高度集成的液压伺服油缸，尤其是具有缓冲和过载保护功能的高频液压伺服油缸，属于液压伺服传动技术领域。
背景技术
液压伺服油缸具有推力大、质量轻、集成度高、动态响应快、控制精度高等特点，在工程机械、冶金机械、船舶、航空航天、机器人等领域得到广泛应用。但现有液压伺服油缸产品中，均不具有弹性缓冲和过压保护功能，在动作频率高、震动冲击大的工况下极易造成液压伺服油缸密封件、电液伺服阀、传感器或作动对象不同程度的损坏或大大缩短它们的工作寿命。
中国专利文献CN101776100B公布了一种高频响应集成化伺服油缸、CN101776099B公布了一种高集成度伺服油缸、CN2058434U公布了一种机器人用的液压伺服直线油缸、CN201714733U公布了一种液压伺服油缸、CN201547056U公布了一种高精度液压伺服油缸，但上述液压伺服油缸均未集成弹性缓冲元件、过载保护元件和拉压力传感器，因此在动作频率高、震动冲击大的工况下极易造成液压伺服油缸密封件、电液伺服阀、传感器或作动对象不同程度的损坏或大大缩短它们的工作寿命。
发明内容
本发明针对现有液压伺服油缸在动作频率高、震动冲击大工况下存在的问题，提供一种高度集成的、具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸。
本发明采用以下技术方案：
具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，包括一个缸筒，在所述的缸筒前端设有一个与缸筒内壁配合的端盖，缸筒和前端盖组成具有中空腔体的缸体，缸体的中空腔体内装设有加工为一体的活塞杆和活塞，在缸体壁上设有高压油路孔和低压油路孔，缸体尾端安装有拉压力传感器；所述的高压油路孔和低压油路孔各自装配一个固定在缸筒上的接头体，其中一个接头体连通油缸外部的高压回路，另一个接头体连通油缸外部的低压回路；在缸体上安装有电液伺服阀、单向阀、安全阀和微型液压蓄能器，所述的单向阀的液压油流入端通过单向阀油路板与低压油路孔连通，流出端与油缸有杆腔连通；所述的微型液压蓄能器与油缸的无杆腔连通，所述的安全阀的高压端与油缸的无杆腔连通，低压端与系统低压油路孔连通。
所述的活塞杆尾部加工有与缸筒内腔配合的活塞，活塞上安装有组合密封圈Ⅰ和导向环Ⅰ，缸杆前端加工有与缸杆耳环连接的外螺纹。
在所述的缸杆前端通过螺纹连接有杆端耳环，且在杆端耳环上通过两个滚珠轴承固定有一个摆杆，且滚珠轴承一端通过轴肩定位，另一端通过弹性挡圈定位。
在所述的缸筒上还设有一个位移传感器，所述的位移传感器通过管夹固定在缸筒上，位移传感器的拉杆前端通过螺纹连接固定在摆杆上。
所述的电液伺服阀安装在缸筒的阀座上。
所述的微型液压蓄能器安装于加工在缸筒的安装孔内，并与油缸的无杆腔连通。
所述的安全阀安装于加工在缸筒的座孔I内，高压端与油缸的无杆腔连通，低压端与系统低压回路连通。
所述的单向阀安装于加工在缸筒的座孔II内，液压油流入端通过单向阀油路板与系统低压回路连通，流出端与油缸有杆腔连通，单向阀油路板上的油路孔端部用胀塞Ⅱ封堵。
所述的拉压力传感器一端连接缸筒尾部的螺纹孔内，另一端连接在尾部耳环的螺纹孔内。
所述的前端盖通过螺纹连接安装在缸筒内腔前端，并通过O型圈实现与缸筒间的静密封，通过导向环Ⅱ实现对缸杆的导向和支承，通过组合密封圈Ⅱ实现与缸杆之间的动密封，通过防尘密封圈阻止环境中的粉尘进入缸筒内部。
本发明的工作原理如下：
本发明主要适用于油缸无杆腔作为有效工作腔的场合。当油缸无外部压缩负载时，无杆腔内液压油压力等于系统低压回路压力，通常可认为压力为零，蓄能器气囊中的惰性气体压力等于充气压力。当油缸外部压缩负载增加或有冲击时，无杆腔内液压油压力升高，当达到蓄能器充气压力时，蓄能器中的气囊被压缩，起到缓冲和吸震的作用。蓄能器在工作时即为一变刚度气体弹簧，并且在外负载较小时，刚度较小，随负载或冲击力的增大，刚度随之增加。随着蓄能器中气体的压缩，缸杆产生了附加的位移，有杆腔通过单向阀从系统低压回路中补油。
当发生强烈冲击，无杆腔内液压油压力超过安全阀设定压力时，无杆腔内液压油通过安全阀溢流到系统低压油路，从而保护油缸密封件、电液伺服阀、拉压力传感器和作动对象等不受损坏。
通过将位移传感器和拉力传感器的输出信号引入控制系统中，可实现对液压伺服油缸位移和输出力的闭环伺服控制。
本发明的有益效果如下：
1.本发明无杆腔安装有微型液压蓄能器，工作时具有缓冲、吸震功能。
2.本发明无杆腔安装有安全阀，在发生强烈冲击时，可有效保护油缸密封件、电液伺服阀、拉压力传感器和作动对象等不受损坏。
3.本发明集成度高、体积小、质量轻，可用于动作频率高、安装空间狭小的工作场合。
附图说明
图1是本发明的三维示意图。
图2是本发明的纵向剖视图。
图3是本发明的主要油路所在平面剖视图。
图4是本发明的液压工作原理图。
图中:1-电液伺服阀，2-微型液压蓄能器，3-安全阀，4-胀塞Ⅰ，5-接头体，6-尾部耳环，7-拉压力传感器，8-导向环Ⅰ，9-组合密封圈Ⅰ，10-缸筒，11-缸杆，12-导向环Ⅱ，13-组合密封圈Ⅱ，14-O型圈，15-端盖，16-防尘密封圈，17-弹性挡圈，18-摆杆，19-轴承，20-杆端耳环，21-胀塞Ⅱ，22-单向阀，23-单向阀油路板，24-管夹，25-位移传感器，P-高压油路孔，R-低压油路孔。
具体实施方式
下面结合附图对本专利做进一步说明。
如图所示，具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸的组成包括：电液伺服阀1，微型液压蓄能器2，安全阀3，胀塞Ⅰ4，接头体5，尾部耳环6，拉压力传感器7，导向环Ⅰ8，组合密封圈Ⅰ9，缸筒10，缸杆11，导向环Ⅱ12，组合密封圈Ⅱ13，O型圈14，端盖25，防尘密封圈16，弹性挡圈17，摆杆18，轴承19，杆端耳环20，胀塞Ⅱ21，单向阀22，单向阀油路板23，管夹24，位移传感器25，高压油路孔P，低压油路孔R以及滚珠轴承和若干螺钉螺母标准件。
缸筒10上加工有与缸杆11尾端活塞动配合的内腔，加工有安装电液伺服阀1、单向阀22、安全阀3、微型液压蓄能器4、接头体5的内螺纹孔以及高压油路孔P和低压油路孔R，尾部加工有连接拉压力传感器7的内螺纹孔，内腔端部加工有安装端盖15的内螺纹，缸筒10上不需向外连接的油路孔用胀塞4封堵。
缸杆11尾部加工有与缸筒10内腔动配合的活塞，活塞上安装有组合密封圈9和导向环8，缸杆11前端加工有与杆端耳环20连接的外螺纹。组合密封圈9实现活塞与缸筒10内腔之间的动密封，导向环8实现缸筒10内腔臂对活塞的导向和支承。
所述的电液伺服阀1安装在缸筒10的阀座上。
所述的微型液压蓄能器2安装于加工在缸筒10的螺纹孔内，并与油缸的无杆腔连通，微型液压蓄能器2与缸筒10之间通过标准O型圈密封。
安全阀3安装于加工在缸筒10的座孔内，其高压端与油缸的无杆腔连通，低压端与系统低压回路孔R连通。
单向阀22安装于加工在缸筒10的座孔内，液压油流入端通过单向阀油路板23与系统低压回路孔R连通，流出端与油缸有杆腔连通，单向阀油路板上23的油路孔端部用胀塞21封堵。
拉压力传感器7一端连接缸筒10尾部的螺纹孔内，另一端连接在尾部耳环6的螺纹孔内。
端盖15通过螺纹连接安装在缸筒10内腔前端，并通过O型圈14实现与缸筒10间的静密封，通过导向环12实现对缸杆11的导向和支承，通过组合密封圈13实现与缸杆11之间的动密封，通过防尘密封圈16阻止环境中的粉尘进入缸筒10内部。
杆端耳环20通过螺纹连接固定在缸杆11前端。
摆杆18通过两个滚珠轴承固定在杆端耳环20上，轴承一端通过轴肩定位，另一端通过弹性挡圈17定位。
位移传感器25通过管夹24固定在缸筒10上，位移传感器25的拉杆前端通过螺纹连接固定在摆杆18上。
接头体5拧入加工在缸筒10上的内螺纹孔中，其中一个接头体连通系统高压回路，另一个接头体连通系统低压回路。
本发明主要适用于油缸无杆腔作为有效工作腔的场合。当油缸无外部压缩负载时，无杆腔内液压油压力等于系统低压回路压力，通常可认为压力为零，蓄能器2气囊中的惰性气体压力等于充气压力。当油缸外部压缩负载增加或有冲击时，无杆腔内液压油压力升高，当达到蓄能器2的充气压力时，蓄能器2中的气囊被压缩，起到缓冲和吸震的作用。蓄能器2在工作时即为一变刚度气体弹簧，并且在外负载较小时，刚度较小，随负载或冲击力的增大，刚度随之增加。随着蓄能器2中气体的压缩，缸杆11产生了附加的位移，有杆腔通过单向阀22从系统低压回路孔R中补油。
当发生强烈冲击，无杆腔内液压油压力超过安全阀3设定压力时，无杆腔内液压油通过安全阀3溢流到系统低压油路中，从而保护油缸密封件、电液伺服阀1、拉压力传感器7和作动对象等不受损坏。
通过将位移传感器25输出信号引入控制系统中，可实现对液压伺服油缸位移的闭环伺服控制。
通过将拉压力传感器7输出信号引入控制系统中，可实现对液压伺服油缸输出力的闭环伺服控制。

Claims (10)

1.具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，其特征在于：包括一个缸筒，在所述的缸筒前端设有一个与缸筒内壁配合的端盖，缸筒和前端盖组成具有中空腔体的缸体，缸体的中空腔体内装设有加工为一体的活塞杆和活塞，在缸体壁上开设有高压油路孔和低压油路孔，缸体尾端安装有拉压力传感器；所述的高压油路孔和低压油路孔各自装配一个固定在缸筒上接头体，其中一个接头体连通油缸外部的高压回路，另一个接头体连通油缸外部的低压回路；在缸体上安装有电液伺服阀、单向阀、安全阀和微型液压蓄能器，所述的单向阀的液压油流入端通过单向阀油路板与低压油路孔连通，流出端与油缸有杆腔连通；所述的液压蓄能器与油缸的无杆腔连通，所述的安全阀的高压端与油缸的无杆腔连通，低压端与系统低压油路孔连通。
2.如权利要求1所述的具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，其特征在于：所述的活塞杆尾部加工有与缸筒内腔配合的活塞，活塞上安装有组合密封圈Ⅰ和导向环Ⅰ，缸杆前端加工有与缸杆耳环连接的外螺纹。
3.如权利要求1所述的具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，其特征在于：在所述的缸杆前端通过螺纹连接有杆端耳环，且在杆端耳环上通过两个滚珠轴承固定有一个摆杆，且滚珠轴承一端通过轴肩定位，另一端通过弹性挡圈定位。
4.如权利要求1所述的具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，其特征在于：在所述的缸筒上还设有一个位移传感器，所述的位移传感器通过管夹固定在缸筒上，位移传感器的拉杆前端通过螺纹连接固定在摆杆上。
5.如权利要求1所述的具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，其特征在于：所述的电液伺服阀安装在缸筒的阀座上。
6.如权利要求1所述的具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，其特征在于：所述的微型液压蓄能器安装于加工在缸筒的安装孔内，并与油缸的无杆腔连通。
7.如权利要求1所述的具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，其特征在于：所述的安全阀安装于加工在缸筒的座孔I内，高压端与油缸的无杆腔连通，低压端与系统低压回路连通。
8.如权利要求1所述的具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，其特征在于：所述的单向阀安装于加工在缸筒的座孔II内，液压油流入端通过单向阀油路板与系统低压回路连通，流出端与油缸有杆腔连通，单向阀油路板上的油路孔端部用胀塞Ⅱ封堵。
9.如权利要求1所述的具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，其特征在于：所述的拉压力传感器一端连接缸筒尾部的螺纹孔内，另一端连接在尾部耳环的螺纹孔内。
10.如权利要求1所述的具有缓冲和过载保护功能的高度集成液压伺服油缸，其特征在于：所述的前端盖通过螺纹连接安装在缸筒内腔前端，并通过O型圈实现与缸筒间的静密封，通过导向环Ⅱ实现对缸杆的导向和支承，通过组合密封圈Ⅱ实现与缸杆之间的动密封，通过防尘密封圈阻止环境中的粉尘进入缸筒内部。
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