CN104930014A - 一种数字伺服液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械数字化控制领域，尤其涉及一种数字伺服液压缸。该数字伺服液压缸通过步进电机直接驱动阀芯，采用机械刚性反馈，构成大闭环控制，直动式设计，避免先导级的泄漏损失，同时提高阀的抗污染能力，简化了液压系统，同时可以实现单缸多段速度与方向控制，也可以实现多缸同步及反向同步控制和多缸插补联动实时控制，并可以与现场总线和以太网进行双向数据交换，具备总线控制和连续控制功能。

Description

一种数字伺服液压缸

技术领域

本发明涉及机械数字化控制领域，尤其涉及一种数字伺服液压缸。

背景技术

传统的伺服液压缸必须采取高精度伺服阀和为一传感器或者力传感器以及高精度伺服控制器来实现伺服控制，其要求系统清洁度非常高，必须多级过滤方可使用，并且伺服液压缸必须经过高精度掩膜才能保证控制精度，另外伺服阀及传感器以及伺服控制器的造假非常高，并且要求很高的控制技术，所以其造价及高技术门槛严重阻碍了伺服液压缸的普遍推广。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种数字伺服液压缸。

一种数字伺服液压缸，其特征在于，包括：

步进电机，提供驱动动力；

平键，与所述步进电机连接；

平面推力轴承，与所述平键联接，承受轴向载荷；

滑阀阀芯，与所述平面推力轴承连接，在所述步进电机提供的驱动动力下旋转；

阀芯螺母，与所述滑阀阀心配合连接；

滚珠丝杠，与所述滑阀阀芯机械连接；

丝杠螺母，所述滚珠丝杠穿过所述丝杠螺母与所述滑阀阀芯连接；

活塞杆，与所述滚珠丝杠连接，并在所述活塞杆的活塞端固定连接所述丝杠螺母，所述滑阀阀芯旋转并驱动所述活塞杆运动。

上述的液压缸，其特征在于，所述液压缸中还包括：

后端盖，与所述平键连接，所述平面推力轴承设置在所述后端盖内。

上述的液压缸，其特征在于，所述液压缸中还包括：

数字阀块，与所述后端盖连接，所述数字阀块内设置有液压滑阀，所述滑阀阀芯和所述阀芯螺母设置在所述液压滑阀内。

上述的液压缸，其特征在于，所述液压缸中还包括：

缸体；与所述数字阀块连接，所述活塞杆、所述滚珠丝杠和所述丝杠螺母设置在所述缸体内。

上述的液压缸，其特征在于，所述活塞杆为空心活塞杆，所述空心活塞杆套设在所述滚珠丝杠上。

上述的液压缸，其特征在于，所述液压缸还包括有：

前端盖，与所述缸体配合连接，将所述缸体形成一密闭空间。

上述的液压缸，其特征在于，所述液压缸还包括：

PLC可编程控制器，与所述步进电机连接，以向所述步进电机发出脉冲信号并驱动所述步进电机。

综上所述，本发明提出了一种数字伺服液压缸，通过步进电机直接驱动阀芯，采用机械刚性反馈，构成大闭环控制，直动式设计，避免先导级的泄漏损失，同时提高阀的抗污染能力，简化了液压系统，同时可以实现单缸多段速度与方向控制，也可以实现多缸同步及反向同步控制和多缸插补联动实时控制，并可以与现场总线和以太网进行双向数据交换，具备总线控制和连续控制功能。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1是本发明液压缸剖视图；

图2是本发明液压缸外形图；

图3是本发明滑阀阀芯结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加易于理解，下面结合附图作进一步详细说明。应当说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明设计一种数字伺服液压缸，其中包括有：

步进电机；

后端盖，与步进电机连接；

数字阀块，与后端盖连接；

缸体，与数字阀块连接；

前端盖，与缸体连接。

在本发明中，液压缸内设置有平面推力轴承和平键，平面推力轴承设置在后端盖内，通过平键将步进电机和平面推力轴承连接在一起。

在本发明中，数字阀块内设置有液压滑阀，液压滑阀内设置有滑阀阀芯，且该滑阀阀芯与平面推力轴承连接。在数字滑阀内还设置有阀芯螺母，阀芯螺母与滑阀阀芯配合连接。

缸体内还设置有滚珠丝杠、空心活塞杆和丝杠螺母，空心活塞杆套设在滚珠丝杠上的，丝杠螺母与滚珠丝杠配合连接。其中，该滚珠丝杠穿过丝杠螺母与滑阀阀芯机械连接，这样构成了一个数字液压缸的整体。一PLC可编程控制器与步进电机连接，向该步进电机发出脉冲信号并驱动步进电机完成运转。

下面结合具体实施例进行说明

实施例一

如图1-图3所示，本发明提供一种数字伺服液压缸，包括步进电机1、后端盖2、数字阀块3、缸体4、前端盖5依次连接，平面推力轴承6、液压滑阀7、阀芯螺母8、滚珠丝杠9、丝杠螺母10、空心活塞杆11设计组合在液压缸内部。步进电机1通过接收外部专用数字控制器、计算机或PLC可编程控制器发出的数字脉冲信号而产生旋转运动，与液压滑阀7中的滑阀阀芯13通过平键12及平面推力轴承6连接，带动滑阀阀芯13旋转。进一步的，如图1所示，平面推力轴承6安装在液压滑阀7后端处与后端盖2内，用于承受轴向载荷，保证旋转运动和防止滑阀阀芯13被拉伤。

在本实施例中，滑阀阀芯13一端为丝杠外螺纹，阀芯螺母8固定在数字阀块3内，滑阀阀芯13与阀芯螺母8相互配合。如图1所示，数字伺服液压缸的空心活塞杆11为空心的，滚珠丝杠9置于空心活塞杆11中，丝杠螺母10固定在空心活塞杆11的活塞端，滚珠丝杠9与丝杠螺母10相互配合，并穿过丝杠螺母10与滑阀阀芯13机械连接。

本发明在工作时，如图所示，步进电机1接收到脉冲信号，其输出轴旋转一定的角度，旋转运动通过平键12及平面推力轴承6带动滑阀阀芯13旋转，滑阀阀芯13的左端为丝杠外螺纹，与固定在数字阀块3上的阀芯螺母8相互配合，在旋转作用下滑阀阀芯13发生轴向移动，此时阀口打开，高压油经液压滑阀进入液压缸后腔，后腔压力增加，空心活塞杆11向左移动，前腔的液压油经液压滑阀流回油箱，空心活塞杆11向左运动时，带动固定在空心活塞杆11上的丝杠螺母10一起向左运动，滚珠丝杆9发生与步进电机1旋向相反的旋转运动，带动滑阀阀芯13左端的外螺纹反向旋转，在阀芯螺母8的作用下滑阀阀芯13向右移动，阀芯复位，阀口关闭，一个步进过程结束。

本发明的液压缸通过步进电机直接驱动阀芯，采用机械刚性反馈，构成大闭环控制。比采用先导型比例方向流量阀控制具有动态响应快、控制精度高、无零漂等优点。直动式设计，避免先导级的泄漏损失，同时提高阀的抗污染能力。简化液压系统、减少液压元件，降低使用成本。可实现单缸多段速度与方向控制，也可实现多缸同步及反向同步控制、多缸插补联动实时控制。可以与现场总线和以太网进行双向数据交换，具备总线控制和连续控制功能。可以实现在计算机总线控制系统中，使液压机械与其他加工设备组成柔性加工单元。而采用PIC单片机以模拟转换方式控制电液比例阀的油压机械，不具备此功能。且动力大，用86机座步进电机作为信号输出，使液压缸活塞杆完全按照步进电机的运动而运动，既不失步，又有几百、几千吨的推力。因此利用小功率的控制系统，就可使大型机械数控化，节省了方向阀、调速阀、分流规等液压件。本发明的液压缸降低了成本、简化了系统、缩小了体积、降低事故率。该数字液压缸的控制系统简单，通过触摸屏既可以进行相关动作的编程。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (7)

1.一种数字伺服液压缸，其特征在于，包括：

步进电机，提供驱动动力；

平键，与所述步进电机连接；

平面推力轴承，与所述平键联接，承受轴向载荷；

滑阀阀芯，与所述平面推力轴承连接，在所述步进电机提供的驱动动力下旋转；

阀芯螺母，与所述滑阀阀心配合连接；

滚珠丝杠，与所述滑阀阀芯机械连接；

丝杠螺母，所述滚珠丝杠穿过所述丝杠螺母与所述滑阀阀芯连接；

活塞杆，与所述滚珠丝杠连接，并在所述活塞杆的活塞端固定连接所述丝杠螺母，所述滑阀阀芯旋转并驱动所述活塞杆运动。

2.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于，所述液压缸中还包括：

后端盖，与所述平键连接，所述平面推力轴承设置在所述后端盖内。

3.根据权利要求2所述的液压缸，其特征在于，所述液压缸中还包括：

数字阀块，与所述后端盖连接，所述数字阀块内设置有液压滑阀，所述滑阀阀芯和所述阀芯螺母设置在所述液压滑阀内。

4.根据权利要求3所述的液压缸，其特征在于，所述液压缸中还包括：

缸体；与所述数字阀块连接，所述活塞杆、所述滚珠丝杠和所述丝杠螺母设置在所述缸体内。

5.根据权利要求4所述的液压缸，其特征在于，所述活塞杆为空心活塞杆，所述空心活塞杆套设在所述滚珠丝杠上。

6.根据权利要求4所述的液压缸，其特征在于，所述液压缸还包括有：

前端盖，与所述缸体配合连接，将所述缸体形成一密闭空间。

7.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于，所述液压缸还包括：

PLC可编程控制器，与所述步进电机连接，以向所述步进电机发出脉冲信号并驱动所述步进电机。