CN106078340B - 液压重力平衡控制系统 - Google Patents

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    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor

Abstract

本发明涉及一种液压重力平衡控制系统，拥有减压阀、两位三通换向阀、先导式三通减压阀、液控单向阀、压力表、蓄能器、截止阀和平衡油缸。先导式三通减压阀和液控单向阀并联；蓄能器位于液控单向阀后；换向阀和减压阀位于液控单向阀前；平衡缸内部活塞上开设了若干轴向油孔。该发明具有上行减压，下行溢流，断电保护功能，且换向平稳，流量小，速度快，特别适合于龙门式加工中心竖直轴重力平衡。

Description

液压重力平衡控制系统
技术领域
本发明涉及一种液压重力平衡缸控制回路与结构，尤其适用于龙门式加工中心竖直轴的重力平衡。
背景技术
龙门式加工中心竖直轴的重力平衡方式主要有，机械重物平衡、液压平衡缸平衡和气压平衡缸平衡。其中液压平衡缸平衡，由于压力高，平衡力稳定，特别适合于重型龙门式加工中心竖直轴的重力平衡。
传统的液压重力平衡缸控制回路采用单个减压阀和单个溢流阀相结合的用法，即调试时保证减压阀设定压力略小于溢流阀设定压力，在上行过程中减压阀起作用，在下行过程中溢流阀起作用。由于减压阀和溢流阀的设定压力不能十分接近，导致上行和下行过程中，平衡回路压力出现突变，出现较大幅值的压力波动，直线驱动部分负载突变，造成较大的加工误差。液压重力平衡缸大致分为举重型用法和提拉型用法两种。举重型用法中，液压缸下端充油，由于活塞面积和套筒内截面面积相等，造成竖直轴以较大速度上行时，流量很大，需要购买非常大的蓄能器和油泵。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种液压重力平衡控制系统。
本发明的液压重力平衡控制系统，包括有液压控制回路和平衡缸，其中：所述液压控制回路包括有进油口，所述进油口上连接有减压阀的输入端，所述减压阀的输出端连接有两位三通换向阀的输入端，所述两位三通换向阀的输出端并联有先导式三通减压阀与液控单向阀，所述液控单向阀的输出端通过蓄能器连接有平衡缸，所述蓄能器与油箱连接通路上设置有截止阀。
进一步地，上述的液压重力平衡控制系统，其中，所述先导式三通减压阀的压力出口A和液控单向阀的压力进口相连，所述先导式三通减压阀的压力进口p和两位三通换向阀的压力出口相连，所述先导式三通减压阀的回油口T和油箱相连。
更进一步地，上述的液压重力平衡控制系统，其中，所述减压阀和两位三通换向阀之间设置有用于指示进油压力的主压力表，所述液控单向阀和平衡缸之间设置有用于指示平衡压力的副压力表。
再进一步地，上述的液压重力平衡控制系统，其中，所述平衡缸包括有套筒，所述套筒上端设置有前端盖，所述前端盖上设置有上油口，所述套筒底部设置有后端盖，所述后端盖上设置有下油口，所述前端盖还设有通孔，所述通孔内连接有活塞杆，所述活塞杆底部设置有活塞，所述活塞底部设置有锁紧母，所述活塞上开设置有若干轴向油孔。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、通过先导式三通减压阀的采用，使竖直轴在上行和下行切换过程中，平衡缸的平衡压力波动非常小，减小了直线驱动部分的响应负担，进而提高了加工精度。
2、采用了液控单向阀和先导式三通减压阀并联的结构，从而使在整个系统断电的时候，先导式三通减压阀不再起作用，整个系统由蓄能器保压，保证了竖直轴不会由于重力降落，保持了断电时的加工位置状态。
3、依托于蓄能器的采用，可提供整个系统上行的过程中的流量需求，减轻了主泵的流量压力，从而可以选择较小流量的主泵。
4、在平衡缸的活塞上开设了若干连通上下腔的油孔，从而把承载面积由活塞面积减小为活塞杆的面积，减小了同等速度下上行过程中的流量需求，因此可采用高压力小流量的主泵外加小蓄能器的方案，替代低压力大流量的主泵外加大蓄能器的方案，使液压站尺寸更为小巧。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是液压重力平衡控制系统的结构示意图。
图中各附图标记的含义如下。
1减压阀 2主压力表
3两位三通换向阀 4先导式三通减压阀
5液控单向阀 6副压力表
7蓄能器 8截止阀
9平衡缸 9-1前端盖
9-2套筒 9-3后端盖
9-4活塞杆 9-5活塞
9-6锁紧螺母 9-7上油口
9-8轴向油孔 9-9下油口
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1的液压重力平衡控制系统，包括有液压控制回路，液压控制回路上连接有平衡缸9，液压控制回路上设置有进油口，其进油口上连接有减压阀的输入端。同时，减压阀的输出端连接有两位三通换向阀3的输入端，两位三通换向阀3的输出端并联有先导式三通减压阀4与液控单向阀5。并且，液控单向阀 5的输出端通过蓄能器7连接有平衡缸9，蓄能器7与油箱连接通路上设置有截止阀8。
本发明采用的先导式三通减压阀4的压力出口A和液控单向阀5的压力进口相连。同时，先导式三通减压阀4的压力进口p和两位三通换向阀3的压力出口相连。并且，先导式三通减压阀4的回油口T和油箱连接通路相连。
考虑到在使用实施期间，使用者能够及时知晓各个压力参数，减压阀1和两位三通换向阀3之间设置有用于指示进油压力的主压力表2，在液控单向阀5 和平衡缸9之间设置有用于指示平衡压力的副压力表6。
为了有效配合液压控制回路，采用的平衡缸9包括有套筒9-2，该套筒9-2 上端设置有前端盖9-1，且前端盖9-1上设置有上油口9-7。与之对应的是，在套筒9-2底部设置有后端盖9-3，后端盖9-3上设置有下油口9-9。同时，前端盖 9-1还设有通孔，通孔内连接有活塞杆9-4，活塞杆9-4底部设置有活塞9-5。为了实现有效的进油通路，活塞9-5底部设置有锁紧母9-6，特别在活塞9-5上开设置有若干轴向油孔9-8。
本发明的工作原理如下：
初步调节时，两位三通换向阀3得电，阀芯左位起作用，从而将经过减压阀1调节和压力表2指示的压力油，引入到先导式三通减压阀4中。伴随着液控单向阀5的打开，压力油流入到蓄能器7和平衡缸9下油口9-9。此时，截止阀8呈现截止状态。
接着，等待压力油充满整个平衡缸9内部后，平衡缸9内部空气被压力油从上油口9-7挤出，堵塞上油口9-7。此后，调节先导式三通减压阀4的调节按钮，使压力表6指示的压力产生的竖直向上的平衡力约等于系统重力。
在系统上行时，先导式三通减压阀4的压力进口p与压力出口A导通，从而实现减压功能补充流量。同时，蓄能器7也工作补充流量。此时液控单向阀5 由于液控端压力油的存在保持打开。
在系统下行时，先导式三通减压阀4的压力出口自动与回油口T导通。从而，实现溢流功能。在此期间，系统多余的流量经先导式三通减压阀4溢流和蓄能器7储存。此时液控单向阀5由于液控端压力油的存在保持打开。
在系统断电时，两位三通换向阀3失电，阀芯右位起作用，液控单向阀5，由于控制端没有压力而关闭，只有蓄能器7起作用补充由于平衡缸9密封泄露产生的流量损失，保持系统压力。必要时，可以通过打开截止阀8实现泄油，使竖直轴下落。
先导式三通减压阀4由于本身的压力反馈作用，上行和下行切换时，减压和溢流功能切换，压力出口A的压力值非常接近，因此不会出现大幅的压力波动，保证了平衡系统的压力稳定。
同时，在平衡缸设计阶段，在传统平衡缸(由前端盖、套筒、活塞杆、活塞、锁紧母和后端盖组成)的活塞上开设了若干连通上下腔的轴向油孔，从而把承载面积由活塞面积减小为活塞杆的面积，减小了同等速度下上行过程中的流量需求，可采用高压力小流量的主泵外加小蓄能器的方案，替代低压力大流量的主泵外加大蓄能器的方案，使液压站尺寸更为小巧。
通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，拥有如下优点：
1、通过先导式三通减压阀的采用，使竖直轴在上行和下行切换过程中，平衡缸的平衡压力波动非常小，减小了直线驱动部分的响应负担，进而提高了加工精度。
2、采用了液控单向阀和先导式三通减压阀并联的结构，从而使在整个系统断电的时候，先导式三通减压阀不再起作用，整个系统由蓄能器保压，保证了竖直轴不会由于重力降落，保持了断电时的加工位置状态。
3、依托于蓄能器的采用，可提供整个系统上行的过程中的流量需求，减轻了主泵的流量压力，从而可以选择较小流量的主泵。
4、在平衡缸的活塞上开设了若干连通上下腔的轴向油孔，可采用高压力小流量的主泵外加小蓄能器的方案，使液压站尺寸更为小巧。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.液压重力平衡控制系统，包括有液压控制回路，其特征在于：所述液压控制回路上连接有平衡缸(9)，所述液压控制回路包括有进油口，所述进油口上连接有减压阀(1)的输入端，所述减压阀(1)的输出端连接有两位三通换向阀(3)的输入端，所述两位三通换向阀(3)的输出端并联有先导式三通减压阀(4)与液控单向阀(5)，所述液控单向阀(5)的输出端通过蓄能器(7)连接有平衡缸(9)，所述蓄能器(7)与油箱连接通路上设置有截止阀(8)，
所述先导式三通减压阀(4)的压力出口(A)和液控单向阀(5)的压力进口相连，所述先导式三通减压阀(4)的压力进口(p)和两位三通换向阀(3)的压力出口相连，所述先导式三通减压阀(4)的回油口(T)和油箱相连，
所述减压阀(1)和两位三通换向阀(3)之间设置有用于指示进油压力的主压力表(2)，所述液控单向阀(5)和平衡缸(9)之间设置有用于指示平衡压力的副压力表(6)，
所述平衡缸(9)包括有套筒(9-2)，所述套筒(9-2)上端设置有前端盖(9-1)，所述前端盖(9-1)上设置有上油口(9-7)，所述套筒(9-2)底部设置有后端盖(9-3)，所述后端盖(9-3)上设置有下油口(9-9)，所述前端盖(9-1)还设有通孔，所述通孔内连接有活塞杆(9-4)，所述活塞杆(9-4)底部设置有活塞(9-5)，所述活塞(9-5)底部设置有锁紧螺母(9-6)，在所述活塞(9-5)上开设置有若干轴向油孔(9-8)。
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