CN110273887B - 伺服作动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种伺服作动器，包括：缸筒，缸筒内限定有沿其轴向贯通的第一安装腔；活塞杆，活塞杆的至少一部分沿其轴向可活动地设在第一安装腔内；两个端盖，两个端盖分别设在缸筒的两端，两个端盖形成为同轴设置的柱状且每个端盖分别设有沿其轴向贯通的导向通道，活塞杆的两端分别穿过导向通道伸出第一安装腔，每个端盖的外壁面设有至少一个与导向通道连通的凹槽，端盖设有与凹槽连通的第二进油口和与导向通道连通的第二出油口；压块，压块设在端盖的外壁面上且与对应的凹槽配合限定出静压油室；节流阀；缸底组件；传感器组件。根据本发明实施例的伺服作动器，不仅结构简单，排布紧凑合理，节省安装空间，而且能够实现低摩擦，具有抗偏载能力。

Description

伺服作动器

技术领域

本发明涉及液压缸技术领域，尤其涉及一种伺服作动器。

背景技术

在现有技术中，常用的普通液压缸采用低摩擦密封圈和导向结构来实现低摩擦的要求，其中密封材料选用四氟填充，导向结构采用焊铜、镶嵌铜套或尼龙套等，该种液压缸摩擦力高，抗偏载能力差，高频率使用易因发热产生磨损导致泄漏，频响较低(一般在15HZ以下)。此外，根据静压轴承原理，将一定流量的油液先通过节流阀(固定节流口)，再通入油垫腔(可变节流口)，结构上将节流阀和油垫腔做分体设计，油垫腔设计在导向套内孔，分出4支或6支油路外接4个或6个对应的节流阀(数量与静压油腔对应)，但整体结构复杂、管路布置繁琐，占用空间大，不宜批量生产，通用性差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种伺服作动器，通用性强，工艺性好，便于批量生产，具有低摩擦、高频、高精度和抗偏载等特性。

根据本发明的伺服作动器包括：缸筒，所述缸筒内限定有沿其轴向贯通的第一安装腔，所述缸筒上设有与所述第一安装腔连通的第一进油口和第一出油口；活塞杆，所述活塞杆的至少一部分沿其轴向可活动地设在所述第一安装腔内，且所述活塞杆的两端分别伸出所述第一安装腔，所述活塞杆内设有沿其轴向贯通的杆腔；两个端盖，两个所述端盖分别设在所述缸筒的两端，两个所述端盖形成为同轴设置的柱状且每个所述端盖分别设有沿其轴向贯通的导向通道，所述活塞杆的两端分别穿过所述导向通道伸出所述第一安装腔，每个所述端盖的外壁面设有至少一个与所述导向通道连通的凹槽，所述端盖设有与所述凹槽连通的第二进油口和与所述导向通道连通的第二出油口；压块，所述压块设在所述端盖的外壁面上且与对应的所述凹槽配合限定出静压油室；节流阀，所述节流阀安装在所述静压油室内以控制所述静压油室与所述导向通道的流量；缸底组件，所述缸底组件设在所述缸筒的一端，所述缸底组件内限定有朝向所述缸筒所在一端敞开的第二安装腔，所述第二安装腔与所述第一安装腔连通，所述活塞杆的一端伸入所述第二安装腔内；传感器组件，所述传感器组件的一端可活动地设在所述杆腔内且与所述活塞杆相连，另一端与所述缸底组件相连。

根据本发明实施例的伺服作动器，通过在两个端盖内分别设置静压油室以及第二进油口和第二出油口，并集成节流阀，该伺服作动器不仅结构简单，排布紧凑合理，通用性强，工艺性好，便于批量生产，而且能够实现低摩擦，具有抗偏载能力。

根据本发明实施例的伺服作动器还可以具有以下附加技术特征。

根据本发明的一个实施例，所述缸底组件包括：连接筒，所述连接筒内限定有沿其轴向贯通的所述第二安装腔，所述连接筒的一端与一个所述端盖相连；缸底，所述缸底设在所述连接筒的另一端且与所述连接筒相连；过渡板，所述过渡板设在所述第二安装腔内且与所述缸底和所述连接筒分别相连，所述过渡板形成为环形件以套设在所述传感器组件的另一端。

根据本发明的一个实施例，所述传感器组件包括：传感器杆体，所述传感器杆体的一端设在所述杆腔内，另一端与所述过渡板相连，所述传感器杆体内限定有沿其轴向贯通的活动腔；传感器杆芯，所述传感器杆芯的一端沿所述所述传感器杆体的轴向可活动地设在所述活动腔内，另一端与所述活塞杆相连。

根据本发明的一个实施例，所述的伺服作动器还包括：第一固定件，所述第一固定件设在所述过渡板与所述传感器杆体之间以固定所述传感器杆体；第二固定件，所述第二固定件设在所述杆腔内且与所述传感器杆芯相连以固定所述传感器杆芯。

根据本发明的一个实施例，所述第一固定件包括：第一固定段，所述第一固定段形成为环形件，所述第一固定段套设在所述传感器杆体上且与所述过渡板螺栓连接；第二固定段，所述第二固定段的一端与所述第一固定段的一端相连，所述第二固定段形成为自一端向另一端径向外径尺寸逐渐减小的环形件。

根据本发明的一个实施例，所述第二固定件包括：第一固定部，所述第一固定部设在所述杆腔内，所述第一固定部的一端设有用于与所述传感器杆芯的另一端配合的安装孔，另一端设有自敞开端向底端内径尺寸逐渐减小的配合槽；第二固定部，所述第二固定部的一端与所述配合槽的形状相对应且设在所述配合槽内，另一端止抵所述活塞杆的内壁面，所述第二固定部与所述第一固定部螺栓连接。

根据本发明的一个实施例，所述缸筒上还限定有沿其轴向延伸的两个油道，两个所述端盖的所述第二进油口分别通过一个所述油道连通，两个所述端盖的所述第二出油口分别通过另一个所述油道相连通。

根据本发明的一个实施例，每个所述端盖相对两侧的外壁面分别设有一个所述凹槽，每个所述凹槽对应一个所述压块，两个所述压块与两个所述凹槽分别限定出两个所述静压油室。

根据本发明的一个实施例，所述端盖内设有在所述端盖的厚度方向上贯通的油垫腔，每个所述静压油室分别通过两个所述油垫腔与所述导向通道连通，每个所述油垫腔的外端分别设有一个所述节流阀。

根据本发明的一个实施例，所述凹槽的底壁设有朝向所述端盖的轴心凹陷且与所述油垫腔的外端连通的安装槽，所述节流阀通过螺钉安装在所述安装槽内。

附图说明

图1为根据本发明实施例的伺服作动器的一个结构示意图；

图2为根据本发明实施例的伺服作动器的又一个结构示意图；

图3为根据本发明实施例的伺服作动器的轴向剖面图；

图4为图3中线M-M的剖面图；

图5为图3中线N-N的剖面图；

图6为图5中A的局部放大结构示意图；

图7为根据本发明实施例的伺服作动器的第一固定件的结构示意图；

图8为根据本发明实施例的伺服作动器的第二固定件的结构示意图。

附图标记：

伺服作动器100；

缸筒10；第一进油口11；第一出油口12；

活塞杆20；杆头21；

两个端盖30；静压油室31；油垫腔32；第二进油口33；第二出油口34；

压块40；

节流阀50；

连接筒61；缸底62；过渡板63；防水接头64；

传感器杆体71；传感器杆芯72；

第一固定段81；第二固定段82；

第一固定部91；第二固定部92。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的伺服作动器100。

如图1至图8所示，根据本发明实施例的伺服作动器100包括缸筒10、活塞杆20、两个端盖30、压块40、节流阀50、缸底组件和传感器组件。

具体而言，缸筒10内限定有沿其轴向贯通的第一安装腔，缸筒10上设有与第一安装腔连通的第一进油口11和第一出油口12，活塞杆20的至少一部分沿其轴向可活动地设在第一安装腔内，且活塞杆20的两端分别伸出第一安装腔，活塞杆20的一端套设有杆头21，活塞杆20内设有沿其轴向贯通的杆腔，两个端盖30分别设在缸筒10的两端，两个端盖30形成为同轴设置的柱状且每个端盖30分别设有沿其轴向贯通的导向通道，活塞杆20的两端分别穿过导向通道伸出第一安装腔，每个端盖30的外壁面设有至少一个与导向通道连通的凹槽，端盖30设有与凹槽连通的第二进油口33和与导向通道连通的第二出油口34，压块40设在端盖30的外壁面上且与对应的凹槽配合限定出静压油室31，节流阀50安装在静压油室31内以控制静压油室31与导向通道的流量，缸底组件设在缸筒10的一端，缸底组件内限定有朝向缸筒10所在一端敞开的第二安装腔，第二安装腔与第一安装腔连通，活塞杆20的一端伸入第二安装腔内，传感器组件的一端可活动地设在杆腔内且与活塞杆20相连，另一端与缸底组件相连。

换言之，伺服作动器100主要由缸筒10、活塞杆20、两个端盖30、压块40、节流阀50、缸底组件和传感器组件组成，缸筒10内限定出第一安装腔，缸筒10的外壁面设有与第一安装腔连通的第一进油口11和第一出油口12，缸底组件限定出第二安装腔，第二安装腔与第一安装腔轴向贯通，两个端盖30分别设在缸筒10的两端，且其中一个端盖30位于缸底组件与缸筒10之间，活塞杆20设在沿缸筒10的轴向设在第一安装腔和第二安装腔内，活塞杆20与端盖30接触的面形成封油面。端盖30内限定有沿其轴向延伸的导向通道，端盖30的外壁面与压块40限定出静压油室31，静压油室31与第二进油口33连通，导向通道与第二出油口34连通。活塞杆20内限定有杆腔，传感器组件设在杆腔内以用于检测行程。节流阀50为固定节流阀，用于控制静压油室31与导向通道的流量。

静压油路的工作回路：第二进油口33通入静压油(目前设计20MPa)，静压油从第二进油口33经缸筒10分配到两个端盖30的静压油室31，并通过封油面，最后泄油到第二出油口34，第二出油口34与油箱(不能有背压)连通，静压油使活塞杆20悬浮在两个端盖30的中心。

作动器的工作回路：在通入静压油后，第一进油口11和第一出油口12正常接油源的两个工作口，实现活塞杆20伸缩，另外油口面可按需连接阀块实以现需要的功能。

需要说明的是，静压支撑可分为定压供油式和定量供油式两种，该伺服作动器100采用定压供油式原理，静压轴承将活塞杆20置于液压缸体的中心，循环的表面油膜充盈在活塞杆20和两个端盖30之间，使他们彼此分开而不直接接触。当活塞杆20受到一个横向载荷时，端盖30与活塞杆20之间的间隙在横向力作用的一侧被扩大，以致更多的轴承润滑油流走；当单位时间内流走的油量大于从节流阀50中导入的油量时，受力一侧的压力减小，与此同时相对一侧因间隙变小而使压力增加，两侧压力的差异迫使活塞杆20重新回到缸筒10的中心位置，实现低摩擦和抗偏载的能力，该伺服作动器100为双出杆结构，静压支撑相当于在两个端盖30处设置两个轴承，使整个活塞杆20浮在中心，最大程度减少摩擦力，并且可使伺服作动器100输出的推拉力相等。

由此，根据本发明实施例的伺服作动器100，通过在两个端盖30内分别设置静压油室31以及第二进油口33和第二出油口34，并集成节流阀50，该伺服作动器100不仅结构简单，排布紧凑合理，通用性强，工艺性好，便于批量生产，而且能够实现低摩擦，具有抗偏载能力。

根据本发明的一个实施例，缸底组件包括连接筒61、缸底62和过渡板63。

具体地，连接筒61内限定有沿其轴向贯通的第二安装腔，连接筒61的一端与一个端盖30相连，缸底62设在连接筒61的另一端且与连接筒61相连，过渡板63设在第二安装腔内且与缸底62和连接筒61分别相连，过渡板63形成为环形件以套设在传感器组件的另一端。

换言之，缸底组件主要由连接筒61、缸底62和过渡板63组成，其中连接筒61的一端与端盖30相连，另一端与缸底62相连，缸底62还设有防水接头64，过渡板63设在缸底62与连接筒61的另一端之间，过渡板63用于安装传感器组件，结构简单，便于安装。

根据本发明的一个实施例，传感器组件包括传感器杆体71和传感器杆芯72。

具体而言，传感器杆体71的一端设在杆腔内，另一端与过渡板63相连，传感器杆体71内限定有沿其轴向贯通的活动腔，传感器杆芯72的一端沿传感器杆体71的轴向可活动地设在活动腔内，另一端与活塞杆20相连，传感器组件可以为高频作动器常用LVDT传感器。

优选地，伺服作动器100还包括第一固定件和第二固定件。

具体地，第一固定件设在过渡板63与传感器杆体71之间以固定传感器杆体71，第二固定件设在杆腔内且与传感器杆芯72相连以固定传感器杆芯72，结构简单，便于装配。

进一步地，第一固定件包括第一固定段81和第二固定段82。

具体而言，第一固定段81形成为环形件，第一固定段81套设在传感器杆体71上且与过渡板63螺栓连接，第二固定段82的一端与第一固定段81的一端相连，第二固定段82形成为自一端向另一端径向外径尺寸逐渐减小的环形件。

也就是说，第一固定件的形成为环形件，第一固定件套设在传感器杆体71上且位于传感器杆体71与过渡板63之间，第一固定件的一端形成环形柱状的第一固定段81，另一端形成环形锥状的第二固定段82，第二固定段82的锥形结构使传感器杆体71与过渡板63之间连接更紧凑，结构更稳固，并可以根据传感器组件的检测行程，调节传感器杆体71安装在过渡板63内的长度，调节方便。

优选地，第二固定件包括第一固定部91和第二固定部92。

具体地，第一固定部91设在杆腔内，第一固定部91的一端设有用于与传感器杆芯72的另一端配合的安装孔，另一端设有自敞开端向底端内径尺寸逐渐减小的配合槽，第二固定部92的一端与配合槽的形状相对应且设在配合槽内，另一端止抵活塞杆20的内壁面，第二固定部92与第一固定部91螺栓连接。

换言之，第二固定件主要由第一固定部91和第二固定部92组成，第一固定部91的一端与传感器杆芯72相连，另一端形成配合槽，配合槽内限定有安装孔，第二固定部92形成为圆台形柱状，配合槽与第二固定部92形状相对应且与第二固定部92配合，结构稳固，便于调节。

在本发明的一个实施例中，缸筒10上还限定有沿其轴向延伸的两个油道，两个端盖30的第二进油口33分别通过一个油道连通，两个端盖30的第二出油口34分别通过另一个油道相连通。也就是说，两个端盖30的第二进油口33和第二出油口34可以相互连通，便于静压油的流通。

优选地，每个端盖30相对两侧的外壁面分别设有一个凹槽，每个凹槽对应一个压块40，两个压块40与两个凹槽分别限定出两个静压油室31。

也就是说，在缸筒10相对两侧外壁面分别设置两个静压油室31，结构简单，油路布置合理，便于批量化加工和生产。

根据本发明的一个实施例，端盖30内设有在端盖30的厚度方向上贯通的油垫腔32，每个静压油室31分别通过两个油垫腔32与导向通道连通，每个油垫腔32的外端分别设有一个节流阀50。

具体地，每个静压油室31内可以设有两个节流阀50，每个节流阀50对应一个油垫腔32以控制每个油垫腔32内油的流量，便于调节，油垫腔32的个数根据具体的需要也可以设置为六个。

进一步地，油垫腔32设在缸筒10内且形成为长条形通道，每两个油垫腔32的一端分别与一个静压油室31内的两个节流阀50连通，另一端分别与导向通道连通，与一个静压油室31对应的两个油垫腔32自一端向另一端分别相互远离。

可选地，凹槽的底壁设有朝向端盖30的轴心凹陷且与油垫腔32的外端连通的安装槽，节流阀50通过螺钉安装在安装槽内。

具体而言，每个凹槽的底壁分别设有两个安装槽，节流阀50安装在安装槽内，螺栓的一端与节流阀50相连，另一端止抵压块40朝向凹槽一侧的内壁面，结构稳固，避免节流阀50在安装槽内松动。

根据本发明的又一个实施例，第二进油口33设在缸筒10的一端且沿缸筒10的轴向延伸，缸筒10内设有油路，静压油室31通过油路与第二进油口33连通。优选地，油路形成为V字形，油路的顶角处与第二进油口33连通，油路的两个自由端分别与静压油室31连通。

换言之，第二进油口33可设在缸筒10的一端并沿缸筒10的轴向延伸，第二进油口33与两个静压油室31之间分别设有油路，两个油路的一端分别与其对应的静压油室31连通，另一端分别与第二进油口33连通，便于油液的分配，该缸筒10结构简单，便于加工。

可选地，油路与油垫腔32在缸筒10的轴向上错开，也就是说，油路和油垫腔32不在同一平面内，便于加工。

在本发明的一个实施例中，第二出油口34设在缸筒10的外壁面上，第二出油口34沿缸筒10的径向延伸且与导向通道连通，第二出油口34直接连通油箱，便于泄油。

需要说明的是，端盖30还包括多个密封件，多个密封件分别设在端盖30的周向上以防止灰尘、泥水进入油缸，并且防止油液外漏。

根据本发明实施例的伺服作动器100，通过在两个端盖30内分别设置静压油室31以及第二进油口33和第二出油口34，并集成节流阀50，该伺服作动器100不仅结构简单，排布紧凑合理，通用性强，工艺性好，便于批量生产，而且能够实现低摩擦，具有抗偏载能力。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种伺服作动器，其特征在于，包括：

缸筒，所述缸筒内限定有沿其轴向贯通的第一安装腔，所述缸筒上设有与所述第一安装腔连通的第一进油口和第一出油口；

活塞杆，所述活塞杆的至少一部分沿其轴向可活动地设在所述第一安装腔内，且所述活塞杆的两端分别伸出所述第一安装腔，所述活塞杆内设有沿其轴向贯通的杆腔；两个端盖，两个所述端盖分别设在所述缸筒的两端，两个所述端盖形成为同轴设置的柱状且每个所述端盖分别设有沿其轴向贯通的导向通道，所述活塞杆的两端分别穿过所述导向通道伸出所述第一安装腔，每个所述端盖的外壁面设有至少一个与所述导向通道连通的凹槽，所述端盖设有与所述凹槽连通的第二进油口和与所述导向通道连通的第二出油口；

压块，所述压块设在所述端盖的外壁面上且与对应的所述凹槽配合限定出静压油室；节流阀，所述节流阀安装在所述静压油室内以控制所述静压油室与所述导向通道的流量；

缸底组件，所述缸底组件设在所述缸筒的一端，所述缸底组件内限定有朝向所述缸筒所在一端敞开的第二安装腔，所述第二安装腔与所述第一安装腔连通，所述活塞杆的一端伸入所述第二安装腔内；

传感器组件，所述传感器组件的一端可活动地设在所述杆腔内且与所述活塞杆相连，另一端与所述缸底组件相连；

每个所述端盖相对两侧的外壁面分别设有一个所述凹槽，每个所述凹槽对应一个所述压块，两个所述压块与两个所述凹槽分别限定出两个所述静压油室；

所述端盖内设有在所述端盖的厚度方向上贯通的油垫腔，每个所述静压油室分别通过两个所述油垫腔与所述导向通道连通，每个所述油垫腔的外端分别设有一个所述节流阀；

所述凹槽的底壁设有朝向所述端盖的轴心凹陷且与所述油垫腔的外端连通的安装槽，所述节流阀通过螺钉安装在所述安装槽内。

2.根据权利要求1所述的伺服作动器，其特征在于，所述缸底组件包括：

连接筒，所述连接筒内限定有沿其轴向贯通的所述第二安装腔，所述连接筒的一端与一个所述端盖相连；

缸底，所述缸底设在所述连接筒的另一端且与所述连接筒相连；

过渡板，所述过渡板设在所述第二安装腔内且与所述缸底和所述连接筒分别相连，所述过渡板形成为环形件以套设在所述传感器组件的另一端。

3.根据权利要求2所述的伺服作动器，其特征在于，所述传感器组件包括：

传感器杆体，所述传感器杆体的一端设在所述杆腔内，另一端与所述过渡板相连，所述传感器杆体内限定有沿其轴向贯通的活动腔；

传感器杆芯，所述传感器杆芯的一端沿所述传感器杆体的轴向可活动地设在所述活动腔内，另一端与所述活塞杆相连。

4.根据权利要求3所述的伺服作动器，其特征在于，还包括：

第一固定件，所述第一固定件设在所述过渡板与所述传感器杆体之间以固定所述传感器杆体；

第二固定件，所述第二固定件设在所述杆腔内且与所述传感器杆芯相连以固定所述传感器杆芯。

5.根据权利要求4所述的伺服作动器，其特征在于，所述第一固定件包括：

第一固定段，所述第一固定段形成为环形件，所述第一固定段套设在所述传感器杆体上且与所述过渡板螺栓连接；

第二固定段，所述第二固定段的一端与所述第一固定段的一端相连，所述第二固定段形成为自一端向另一端径向外径尺寸逐渐减小的环形件。

6.根据权利要求4所述的伺服作动器，其特征在于，所述第二固定件包括：

第一固定部，所述第一固定部设在所述杆腔内，所述第一固定部的一端设有用于与所述传感器杆芯的另一端配合的安装孔，所述第一固定部的另一端设有自敞开端向底端内径尺寸逐渐减小的配合槽；

第二固定部，所述第二固定部的一端与所述配合槽的形状相对应且设在所述配合槽内，另一端止抵所述活塞杆的内壁面，所述第二固定部与所述第一固定部螺栓连接。

7.根据权利要求1所述的伺服作动器，其特征在于，所述缸筒上还限定有沿其轴向延伸的两个油道，两个所述端盖的所述第二进油口分别通过一个所述油道连通，两个所述端盖的所述第二出油口分别通过另一个所述油道相连通。

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