CN1051612A - 一种高速液压伺服缸 - Google Patents

Abstract

一种高速液压伺服缸，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，其中螺 母，活塞和丝杠为前体结构，阀体，阀芯和轴承为后体 结构，丝杠与阀芯为两体结构。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 是螺纹副联结，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。

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结构之间用螺纹付联接，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，阀体与活塞之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，其之间用螺纹付联接，为此反馈机构采用滑动阀芯;10为通孔，A、P为高压油泵、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 (5)

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为两本结构，在同一轴线上相互分开，丝杠5和阀体9之间用螺纹付联接。

2、按权利要求1所述之伺服缸，其特征在于丝杠5可采用多头梯形螺纹，矩形螺纹或多头滚珠丝杠。

3、按权利要求1所述之伺服缸，其特征在于丝杠5靠近阀芯一端装有轴承6。

4、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之间有通孔联通。

5、按权利要求4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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