CN109162981B - 一种电液复合驱动液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电液复合驱动液压缸，包括缸筒、缸底、缸盖兼导向套、活塞杆、第一动子活塞、第二动子活塞、耳环、防尘圈、第一弹簧挡圈、第二弹簧挡圈、套件、第一卡键、第二卡键、耐磨环、卡键帽、衬套、永磁体、饼式绕组；应用本技术方案可实现高功率密度的同时，简单地利用电机提高油缸控制精度。

Description

一种电液复合驱动液压缸

技术领域

本发明涉及液压驱动领域，具体是指一种电液复合驱动液压缸。

背景技术

液压传动因具有功率密度大、易实现直线运动和旋转运动而被广泛运用于各工业领域和行走机械领域。但液压传动过程中由于液压油的可压缩性和液压油对温度的敏感性，造成液压系统的执行器控制精度往往较低，对于精细操作要求较高场合往往无法满足操作的需求。如液压缸的操作，当前液压系统的控制往往采用开环控制，液压缸的控制毫无精度可言，对于精细操作往往还是采用电动作为主要驱动方式，而随着科技的不断发展，对大功率高精度的驱动执行器的要求日益加剧，且常规的电动控制往往很难同时实现大功率和高功率密度。因此，采用液压传动实现精细操作将是液压传动发展的一个必然趋势。目前，国内外针对液压系统的液压缸精密控制也做了一定的研究，并获得了卓有成效的成果，主要的实现方式是通过传感器反馈目标控制量，对运动速度、位移和加速度等进行采集，采用闭环控制实现精密控制，控制的方式主要以阀控和泵控两种方式为主，虽然控制精度得到了提高，但提高仍然有限，且控制策略往往复杂。此外，常规的阀控仍然无法解决阀控能耗高的问题，以及泵控响应速度慢的不足也仍然存在。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种电液复合驱动液压缸，可实现高功率密度的同时，简单地提高油缸的控制精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电液复合驱动液压缸，包括缸筒、缸底、缸盖兼导向套、活塞杆、第一动子活塞、第二动子活塞、耳环、防尘圈、第一弹簧挡圈、第二弹簧挡圈、套件、第一卡键、第二卡键、耐磨环、卡键帽、衬套、永磁体、饼式绕组；

所述活塞杆的一端通过一固定件连接所述耳环，另一端依次同轴连接所述第一动子活塞、第二动子活塞、第二卡键及第二弹簧挡圈；

所述缸筒的一端与所述缸盖兼导向套固定连接，另一端与所述缸底通过所述卡键帽固定连接；所述缸筒的侧面设置有第一进出油口，所述缸底的侧面设置有第二进出油口；所述缸筒与缸盖兼导向套之间自耳环至缸底方向依次同轴设置有第一弹簧挡圈、套件、第一卡键、第一密封圈；所述缸底与所述衬套固定连接；所述活塞杆与所述缸盖兼导向套沿轴向滑动连接，所述活塞杆与所述缸盖兼导向套之间自耳环至缸底方向依次同轴设置有防尘圈及第二密封圈；

所述第一动子活塞与第二动子活塞沿轴向通过第三密封圈相连接；所述第一动子活塞远离所述第二动子活塞的一端设置有第四密封圈，所述第二动子活塞远离所述第一动子活塞的一端设置有第五密封圈；所述第一动子活塞、第二动子活塞与所述缸筒沿轴向滑动连接；所述第一动子活塞及第二动子活塞与所述缸筒之间自耳环至缸底方向依次同轴设置有第六密封圈、耐磨环、第七密封圈；

所述第一动子活塞及第二动子活塞的外表面以轴向为中心设置有若干个第一圆形环槽，所述第一圆形环槽内嵌有所述饼式绕组；所述缸筒的内表面以轴向为中心设置有若干第二圆形环槽，所述第二圆形环槽内嵌有所述永磁体。

在一较佳的实施例中，所述第一动子活塞及第二动子活塞组成一活塞组；所述活塞组的两端及中部以轴向为中心分别设置有一环形槽，所述环形槽用于容置所述第六密封圈、耐磨环、第七密封圈。

在一较佳的实施例中，所述固定件具体为一螺母；所述活塞杆与耳环通过螺纹配合连接，所述螺母用于活塞杆与耳环的固定。

在一较佳的实施例中，所述第一密封圈、第三密封圈、第四密封圈、第五密封圈均为O型密封圈；所述第六密封圈及第七密封圈具体为Y型密封圈。

在一较佳的实施例中，所述活塞杆外伸过程为：所述第二进出油口连接液压系统的进油支路，所述第一进出油口连接液压系统的回油支路，所述饼式绕组接入交流电源；所述第一进出油口、第二进出油口产生压差并在活塞杆的轴向上产生第一外伸推力；所述饼式绕组通入交流电产生磁场与永磁体相互作用在活塞杆的轴向上产生第二外伸推力；所述第一外伸推力及第二外伸推力共同驱动负载推动活塞杆外伸；

所述活塞杆的缩回过程为：所述第一进出油口连接液压系统的进油支路，所述第二进出油口连接液压系统的回油支路，所述饼式绕组接入交流电源；所述第一进出油口、第二进出油口产生压差并在活塞杆的轴向上产生第一缩回推力；所述饼式绕组通入交流电产生磁场与永磁体相互作用并在活塞杆轴向上产生第二缩回推力；所述第一缩回推力、第二缩回推力共同驱动负载推动活塞杆缩回。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明提供了一种电液复合驱动液压缸，将分立的电机和液压油缸有机集成在一起，综合利用电机高效率、控制精度高、优良的电动和发电能力，以及液压驱动系统高功率密度的特点，可实现高功率密度的同时，简单地提高控制精度。而且结合电机高速的高效率性能和液压低速的高效率性能，可有效提高复合驱动油缸的效率。本发明通过电液复合驱动，通过将电能和液压能转化为机械能驱动负载的同时，还可方便的实现能量回收，将机械能通过电机发电转化为电能，能量回收的路径和驱动的路径一致，有效地提高了能量回收和再利用效率。

附图说明

图1为本发明优选实施例中一种电液复合驱动液压缸的剖面图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种电液复合驱动液压缸，参考图1，包括缸筒10、缸底20、缸盖兼导向套9、活塞杆18、第一动子活塞11、第二动子活塞24、耳环1、防尘圈3、第一弹簧挡圈4、第二弹簧挡圈17、套件5、第一卡键6、第二卡键15、耐磨环13、卡键帽16、衬套19、永磁体22、饼式绕组23；

所述活塞杆18的一端通过一固定件2连接所述耳环1，另一端依次同轴连接所述第一动子活塞11、第二动子活塞24、第二卡键15及第二弹簧挡圈17；

所述缸筒10的一端与所述缸盖兼导向套9固定连接，另一端与所述缸底20通过所述卡键帽16固定连接；所述缸筒10的侧面设置有第一进出油口27，所述缸底20的侧面设置有第二进出油口28；所述缸筒10与缸盖兼导向套9之间自耳环1至缸底20方向依次同轴设置有第一弹簧挡圈4、套件5、第一卡键6、第一密封圈7；所述缸底20与所述衬套19固定连接；所述活塞杆18与所述缸盖兼导向套9沿轴向滑动连接，所述活塞杆18与所述缸盖兼导向套9之间自耳环1至缸底20方向依次同轴设置有防尘圈3及第二密封圈26；

所述第一动子活塞11与第二动子活塞24沿轴向通过第三密封圈14相连接；所述第一动子活塞11远离所述第二动子活塞24的一端设置有第四密封圈21，所述第二动子活塞24远离所述第一动子活塞11的一端设置有第五密封圈25；所述第一动子活塞11、第二动子活塞24与所述缸筒10沿轴向滑动连接；所述第一动子活塞11及第二动子活塞24与所述缸筒10之间自耳环1至缸底20方向依次同轴设置有第六密封圈12、耐磨环13、第七密封圈8；

所述第一动子活塞11及第二动子活塞24的外表面以轴向为中心设置有若干个第一圆形环槽，所述第一圆形环槽内嵌有所述饼式绕组23；所述缸筒10的内表面以轴向为中心设置有若干第二圆形环槽，所述第二圆形环槽内嵌有所述永磁体22。所述第一动子活塞11及第二动子活塞24组成一活塞组；所述活塞组的两端及中部以轴向为中心分别设置有一环形槽，所述环形槽用于容置所述第六密封圈12、耐磨环13、第七密封圈8。

在本实施例中，所述固定件2具体为一螺母；所述活塞杆18与耳环1通过螺纹配合连接，所述螺母用于活塞杆18与耳环1的固定。具体来说，所述第一密封圈7、第三密封圈14、第四密封圈21、第五密封圈25均为O型密封圈；所述第六密封圈12及第七密封圈8具体为Y型密封圈。

下面根据上述的电液复合驱动液压缸的不同工作阶段作进一步说明。

所述活塞杆18外伸过程为：所述第二进出油口28连接液压系统进油支路，所述第一进出油口27连接液压系统回油支路，所述饼式绕组23接入交流电源。由于第一进出油口27、第二进出油口28压差在活塞杆18轴向上产生第一外伸推力。所述饼式绕组23通入交流电所产生磁场与永磁体22相互作用在活塞杆18轴向上产生第二外伸推力。所述第一外伸推力、第二外伸推力共同驱动负载推动活塞杆18外伸。在运动过程中，通过对通入交流电的主动控制，可有效实现对活塞杆18的位移、速度和加速度的控制。第二进出油口28的供油压力采用被动控制，其大小主要取决于负载和电驱动所产生的推力。

所述活塞杆18的缩回过程为：第一进出油口27连接液压系统的进油支路，第二进出油口28连接液压系统的回油支路，所述饼式绕组23接入交流电源。所述第一进出油口27、第二进出油口28压差在活塞杆18轴向上产生第一缩回推力。所述饼式绕组23通入交流电所产生磁场与永磁体22相互作用在活塞杆18轴向上产生第一缩回推力。所述第一缩回推力、第二缩回推力共同驱动负载推动活塞杆18缩回。在运动过程中，通过对通入交流电的主动控制，可有效实现对活塞杆的位移、速度和加速度的控制。第一进出油口27的供油压力采用被动控制，其大小主要取决于负载和电驱动所产生的推力。

本发明提供了一种电液复合驱动液压缸，将分立的电机和液压油缸有机集成在一起，综合利用电机高效率、控制精度高、优良的电动和发电能力，以及液压驱动系统高功率密度的特点，可实现高功率密度的同时，简单地提高控制精度。而且结合电机高速的高效率性能和液压低速的高效率性能，可有效提高复合驱动油缸的效率。本发明通过电液复合驱动，通过将电能和液压能转化为机械能驱动负载的同时，还可方便的实现能量回收，将机械能通过电机发电转化为电能，能量回收的路径和驱动的路径一致，有效地提高了能量回收和再利用效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (5)

1.一种电液复合驱动液压缸，其特征在于包括缸筒、缸底、缸盖兼导向套、活塞杆、第一动子活塞、第二动子活塞、耳环、防尘圈、第一弹簧挡圈、第二弹簧挡圈、套件、第一卡键、第二卡键、耐磨环、卡键帽、衬套、永磁体、饼式绕组；

所述活塞杆的一端通过一固定件连接所述耳环，另一端依次同轴连接所述第一动子活塞、第二动子活塞、第二卡键及第二弹簧挡圈；

所述缸筒的一端与所述缸盖兼导向套固定连接，另一端与所述缸底通过所述卡键帽固定连接；所述缸筒的侧面设置有第一进出油口，所述缸底的侧面设置有第二进出油口；所述缸筒与缸盖兼导向套之间自耳环至缸底方向依次同轴设置有第一弹簧挡圈、套件、第一卡键、第一密封圈；所述缸底与所述衬套固定连接；所述活塞杆与所述缸盖兼导向套沿轴向滑动连接，所述活塞杆与所述缸盖兼导向套之间自耳环至缸底方向依次同轴设置有防尘圈及第二密封圈；

所述第一动子活塞与第二动子活塞沿轴向通过第三密封圈相连接；所述第一动子活塞远离所述第二动子活塞的一端设置有第四密封圈，所述第二动子活塞远离所述第一动子活塞的一端设置有第五密封圈；所述第一动子活塞、第二动子活塞与所述缸筒沿轴向滑动连接；所述第一动子活塞及第二动子活塞与所述缸筒之间自耳环至缸底方向依次同轴设置有第六密封圈、耐磨环、第七密封圈；

所述第一动子活塞及第二动子活塞的外表面以轴向为中心设置有若干个第一圆形环槽，所述第一圆形环槽内嵌有所述饼式绕组；所述缸筒的内表面以轴向为中心设置有若干第二圆形环槽，所述第二圆形环槽内嵌有所述永磁体。

2.根据权利要求1所述的电液复合驱动液压缸，其特征在于，所述第一动子活塞及第二动子活塞组成一活塞组；所述活塞组的两端及中部以轴向为中心分别设置有一环形槽，所述环形槽用于容置所述第六密封圈、耐磨环、第七密封圈。

3.根据权利要求1所述的电液复合驱动液压缸，其特征在于，所述固定件具体为一螺母；所述活塞杆与耳环通过螺纹配合连接，所述螺母用于活塞杆与耳环的固定。

4.根据权利要求1所述的电液复合驱动液压缸，其特征在于，所述第一密封圈、第三密封圈、第四密封圈、第五密封圈均为O型密封圈；所述第六密封圈及第七密封圈具体为Y型密封圈。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的电液复合驱动液压缸，其特征在于；所述活塞杆外伸过程为：所述第二进出油口连接液压系统的进油支路，所述第一进出油口连接液压系统的回油支路，所述饼式绕组接入交流电源；所述第一进出油口、第二进出油口产生压差并在活塞杆的轴向上产生第一外伸推力；所述饼式绕组通入交流电产生磁场与永磁体相互作用在活塞杆的轴向上产生第二外伸推力；所述第一外伸推力及第二外伸推力共同驱动负载推动活塞杆外伸；

所述活塞杆的缩回过程为：所述第一进出油口连接液压系统的进油支路，所述第二进出油口连接液压系统的回油支路，所述饼式绕组接入交流电源；所述第一进出油口、第二进出油口产生压差并在活塞杆的轴向上产生第一缩回推力；所述饼式绕组通入交流电产生磁场与永磁体相互作用并在活塞杆轴向上产生第二缩回推力；所述第一缩回推力、第二缩回推力共同驱动负载推动活塞杆缩回。

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