CN111911481A - 一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器，涉及流体传动与控制领域，包括液压缸体、活塞杆、力传感器、前端独耳、位移传感器和导向杆；液压缸体尾端开设有轴孔，轴孔内穿设有配油轴，液压缸体上固定安装有伺服阀；伺服阀的A口和B口通过液压缸体内的流道分别与有杆腔和无杆腔连通；配油轴两端开设有对称的进油通道，进油通道末端连通有与配油轴长度方向垂直的出油通道，其中一个出油通道通过液压缸体的一个斜孔与伺服阀的P口连通，另一个出油通道通过液压缸体的另一个斜孔与伺服阀的T口连通。本发明将液压缸体尾端连接配油轴，整体结构更为紧凑，系统供油时无需外接管路。

Description

一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器

技术领域

本发明涉及流体传动与控制技术领域，特别是涉及一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器。

背景技术

液压传动与电力传动、机械传动相比，具有功重比高、工作平稳，换向冲击小、响应快、推力大等优点，广泛应用于航空航天、工程机械、足式机器人、高端移动装备等领域。为了进一步提高液压系统的功重比、减少油液泄漏量、提高液压系统固有频率，设计出了更高功率密度的一体化电液执行器结构，在足式机器人、特种机械等的应用上具有不可比拟的优势。但是在一些特定的安装空间，要求更高的情况下，现有的高集成阀控缸已经不能满足系统的要求，设计结构更紧凑、功重比更高的一体化电液执行器结构对于阀控缸的应用是具有重大意义的。

目前，经济产业升级改造步伐正大步向前，工业、制造业作为地区的支柱性产业，对企业节能减排、成本控制要求更高。轻量化技术作为实现节能减排、降低成本的有效方式之一，已经成为工业、制造业等行业关注的核心技术。而液压系统广泛应用于工业、制造业、航空航天等行业，所以液压系统轻量化技术是节能减排、节约成本的轻量化升级技术的关键环节，因此液压系统轻量化是目前工业、制造业关注的核心技术。现有高集成阀控缸还是由伺服阀、伺服缸组成，但是高集成阀控缸是在伺服缸缸体上端多留出一部分平台作为安装伺服阀的阀块，但是所有A口、B口与伺服缸两腔的连接油路均在上端的阀块内部。通过上端阀块加工流道，减少了A口、B口与伺服缸两腔的外部连接油路，降低了阀控缸的质量和安装体积，但是这种高集成阀控缸的P、T进排油口还是通过外部接油管路来实现供排油的，所以高集成阀控缸的油路数量与传统液压系统相比油路只减少一半。在高压系统中，液压系统的油路要求较高，油路的质量占比较大。在很多特种装备上，安装空间有限，即使只有进排油管路也是无法安装的。特别是应用在足式机器人的时候，外部还是会有很多液压管路，大大降低了足式机器人液压系统的美观性、可靠性、运动性能，影响足式机器人相关领域的应用推广。

综上所述，液压驱动型足式机器人发展前景广阔，但目前其关节驱动执行器结构一体化程度不够高，不能满足足式机器人的高性能需求。因此，在液压驱动型足式机器人关节驱动中，迫切需要一种结构更为紧凑，系统供油时无需外接管路的一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器，以解决上述现有技术存在的问题，将液压缸体尾端连接配油轴，整体结构更为紧凑，系统供油时无需外接管路。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器，包括液压缸体，所述液压缸体首端通过端盖穿设有活塞杆，所述活塞杆末端安装有力传感器，所述力传感器末端设置有前端独耳，所述力传感器与所述前端独耳之间设置有连接块，所述连接块上固定安装有位移传感器，所述位移传感器远离所述连接块的一端通过导向杆与所述液压缸体连接；所述液压缸体尾端开设有轴孔，所述轴孔内穿设有配油轴，所述液压缸体上固定安装有伺服阀；所述伺服阀的A口和B口通过液压缸体内的流道分别与有杆腔和无杆腔连通；所述配油轴两端开设有对称的进油通道，所述进油通道末端连通有与所述配油轴长度方向垂直的出油通道，其中一个所述出油通道通过所述液压缸体的一个斜孔与所述伺服阀的P口连通，另一个所述出油通道通过所述液压缸体的另一个斜孔与所述伺服阀的T口连通。

可选的，所述配油轴中部的外壁上开设有定位凹槽，所述液压缸体尾端的轴孔中部穿设有定位螺钉，所述配油轴穿过所述缸体尾端后通过定位螺钉和定位凹槽固定连接。

可选的，所述定位螺钉和所述定位凹槽之间设置有定位铁片，所述定位铁片安装于定位铁片安装槽内，所述定位铁片安装槽开设于所述液压缸体尾端的轴孔内。

可选的，所述液压缸体尾端的轴孔内壁上开设有两个配油凹槽，所述配油凹槽分别位于所述定位铁片安装槽两端，且两个所述配油凹槽分别与所述液压缸体的两个斜孔连通，所述配油轴的两个出油通道的开口分别位于两个所述配油凹槽位置处；两个所述配油凹槽之间不连通。

可选的，所述液压缸体尾端的轴孔两端的内壁上对称开设有钢套安装槽，所述钢套安装槽内固定安装有钢套，所述钢套中部开设有通孔，所述配油轴穿过所述钢套的通孔。

可选的，所述液压缸体尾端的轴孔与所述配油轴之间设置有O型密封圈；所述O型密封圈分别设置于所述钢套和所述配油凹槽之间，以及所述配油凹槽和所述定位铁片之间；所述O型密封圈套设于所述配油轴上，且所述O型密封圈外侧固定安装于O型密封圈安装槽内，所述O型密封圈安装槽开设于所述液压缸体尾端的轴孔内。

可选的，所述伺服阀外设置有伺服阀保护罩，所述伺服阀保护罩固定设置于所述液压缸体的侧壁上。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供了一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器，油液经过缸尾处配油轴进入缸体，配油轴和液压缸内的流道设计可以取代传统液压缸的外接管路，大大降低了整个液压缸的体积和质量，提升了液压缸的工作性能和适用性；本发明从油源供油到液压缸，系统外部无需液压管路，降低了系统质量和油液的泄漏损失，并且对液压缸上元器件进行了高度集成设计，有效提高系统功重比密度，降低安装空间的限制；重量是液压系统一个非常重要的指标，轻量化的液压系统和液压元件的使用性能相对于传统系统和元件要有很大的提升，本发明提供的液压缸无需在缸体上布置相应的管路连接块，可以在一定程度上进一步降低液压缸的质量，提高液压缸的性能；本发明将位移传感器、导向杆以及对应的线孔布置在缸体内部，能够对元器件起到保护作用，降低系统的故障率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明配油轴结构示意图；

图5为图4的剖视图；

图6为本发明液压缸体尾端结构示意图；

图7为本发明图6局部放大图；

图8为本发明液压缸体尾端与配油轴连接示意图；

图9为本发明液压缸体局部剖视图；

图10为图9的A面视图；

图11为图9的B面视图；

图12为图10的D-D面剖视图；

图13为图10的F-F面剖视图；

其中，1为液压缸体、101为有杆腔、102为无杆腔、2为端盖、3为导向杆、4为位移传感器、5为前端独耳、6为力传感器、7为活塞杆、8为伺服阀防护罩、9为伺服阀、10为配油轴、11为进油管道、12为出油管道、13为定位铁片安装槽、14为定位铁片、15为定位凹槽、16为定位螺钉、17为O型密封圈、18为O型密封圈安装槽、19为配油凹槽、20为斜孔、21为钢套、22为钢套安装槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器，以解决上述现有技术存在的问题，将液压缸体尾端连接配油轴，整体结构更为紧凑，系统供油时无需外接管路。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器，液压缸在工作时，经常需要将缸尾和缸头固定在轴上，以实现其对机构的驱动作用，传统的液压缸缸尾处的连接轴是一根实轴，因此，本发明在保证轴的强度满足实际工程要求的基础上，可以在轴内加工出相应的流道，对应的液压油源的进油口和回油口直接接在安装轴上。液压油通过安装轴内的流道，经缸尾进入液压缸，这样可以减小整个液压缸的质量，提升液压缸的驱动性能和适用性。

为了保证液压缸的正常工作，需要对液压缸的缸尾处结构进行特殊的设计，在缸尾处流道的两侧，需要分别进行密封，以减小整个液压系统的泄漏量，另外，为了对密封元件进行保护，需要在缸尾两侧分别布置一个钢圈安装槽，通过钢圈承受径向力，这样能够延长密封件的使用寿命，进而降低整个执行器的故障率。液压缸在正常的工作过程中，缸体和安装轴之间是不能够有轴向的窜动的，因此，需要在缸尾处加工出一个定位铁片安装槽，配油轴上加工相应的定位凹槽，将定位铁片放入定位铁片安装槽，卡在配油轴上，可以实现液压缸和配油轴之间的轴向固定。

阀控缸需要配合伺服阀使用，缸体上需要布置相应的伺服阀安装孔，液压油经过缸尾处流道进入液压缸，通过缸体内流道进入伺服阀的P口，阀的A、B口与液压缸体1内分别连接着有杆腔101和无杆腔102的流道相连接，最后油液从阀的T口进入液压缸内流道，再经安装轴与油源相接。为了提液压缸的集成度，需要在缸体内布置相应的位移传感器和导向杆安装孔，导向杆上安装有直线轴承，同时缸体内设计有线孔，传感器和伺服阀的线经过缸体内孔道，与控制器相连，可以降低因线路故障造成的系统故障。

具体的，如图1-图13所示，本发明提供的采用旋转配油方式的一体化电液执行器包括液压缸体1、端盖2、导向杆3、位移传感器4、前端独耳5、力传感器6、活塞杆7、伺服阀防护罩8和伺服阀9以及缸体内部流道，整个液压缸工作时不需要外接管路，油路直接从缸尾处进入液压缸，大大减小了液压缸的体积和质量，能够大幅提升液压缸的工作性能，使液压缸能够满足各种复杂的工况要求，同时缸的一体化程度高，能够在提升液压缸性能的同时，增加液压缸的使用寿命。

本发明提供的液压缸的缸尾处穿设有配油轴10，在配油轴10的左右两个端面上布置有两个螺纹孔，用来安装管接头，油源进油口与回油口分别接在轴的两端，液压油进入配油轴10内进油管道11后，经配油轴10与缸尾的配合表面上的出油管道12流出，进入液压缸体1的缸尾处，液压缸体1的缸尾的轴孔内设置有定位铁片安装槽13，定位铁片安装槽13内设置有定位铁片14，配油轴10的中面上加工有定位凹槽15，定位铁片14嵌入定位凹槽15中，并通过液压缸体1缸尾处的定位螺钉16紧固设置，对液压缸体1的缸尾端和配油轴10进行轴向固定，防止了液压缸体1和配油轴10之间的轴向窜动，同时，在配油轴10安装定位铁片14的圆柱面上加工两个平面，来限制为定位铁片14和配油轴10之间的相对转动。

本发明涉及的液压缸无外接管路，可以减小缸的体积和重量，但会增加系统泄漏的风险，因此需要在缸尾和配油轴10配合处安装O型密封圈17，O型密封圈17安装于液压缸体1的缸尾上的O型密封圈安装槽18上。油液经过缸尾处配油轴10进入缸尾处配油凹槽19，再经液压缸体1中与配油凹槽19相连的斜向上的斜孔20与伺服阀9的P口、T口相连，O型密封圈17分别设置于钢套21和配油凹槽19之间，以及配油凹槽19和定位铁片14之间，这样可以保证系统的泄漏量满足实际要求。O型密封圈17承受径向力会对其造成一定的损坏，降低密封件使用寿命，因此在缸尾的两侧，需要安装两个钢套21，钢套21承受径向力，对密封件起到一定的保护作用，具体安装方式见图，钢套21固定于钢套安装槽22内。

本发明提供的液压缸缸体内两个斜孔20分别对应缸尾处与进油口和回油口相连的出油管道12的两个油孔，液压缸体1上表面有伺服阀9，通过螺钉与液压缸体1进行连接，伺服阀9的P、T口与两个斜孔20相连，A、B口与经过液压缸体1内的流道相连接，并最终与有杆腔和无杆腔连接，由于液压缸经常需要在一些比较恶劣的工况下工作，因此缸的表面上还布置有伺服阀防护罩8的安装螺纹孔。缸体下侧的三个孔分别是线孔、位移传感器安装孔和导向杆安装孔，导向杆的前端有直线轴承安装孔，这样提高了整个驱动单元的一体化程度，可以适应更加复杂的工况，位移传感器、力传感器和伺服阀的线都经过缸体内的线孔与控制器相连，对传感器和伺服阀也起到一定的保护作用，降低因线路损坏造成的执行器故障，增加执行器的使用寿命。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种采用旋转配油方式的一体化电液执行器，其特征在于：包括液压缸体，所述液压缸体首端通过端盖穿设有活塞杆，所述活塞杆末端安装有力传感器，所述力传感器末端设置有前端独耳，所述力传感器与所述前端独耳之间设置有连接块，所述连接块上固定安装有位移传感器，所述位移传感器远离所述连接块的一端通过导向杆与所述液压缸体连接；所述液压缸体尾端开设有轴孔，所述轴孔内穿设有配油轴，所述液压缸体上固定安装有伺服阀；所述伺服阀的A口和B口通过液压缸体内的流道分别与有杆腔和无杆腔连通；所述配油轴两端开设有对称的进油通道，所述进油通道末端连通有与所述配油轴长度方向垂直的出油通道，其中一个所述出油通道通过所述液压缸体的一个斜孔与所述伺服阀的P口连通，另一个所述出油通道通过所述液压缸体的另一个斜孔与所述伺服阀的T口连通。

2.根据权利要求1所述的采用旋转配油方式的一体化电液执行器，其特征在于：所述配油轴中部的外壁上开设有定位凹槽，所述液压缸体尾端的轴孔中部穿设有定位螺钉，所述配油轴穿过所述缸体尾端后通过定位螺钉和定位凹槽固定连接。

3.根据权利要求2所述的采用旋转配油方式的一体化电液执行器，其特征在于：所述定位螺钉和所述定位凹槽之间设置有定位铁片，所述定位铁片安装于定位铁片安装槽内，所述定位铁片安装槽开设于所述液压缸体尾端的轴孔内。

4.根据权利要求3所述的采用旋转配油方式的一体化电液执行器，其特征在于：所述液压缸体尾端的轴孔内壁上开设有两个配油凹槽，所述配油凹槽分别位于所述定位铁片安装槽两端，且两个所述配油凹槽分别与所述液压缸体的两个斜孔连通，所述配油轴的两个出油通道的开口分别位于两个所述配油凹槽位置处；两个所述配油凹槽之间不连通。

5.根据权利要求4所述的采用旋转配油方式的一体化电液执行器，其特征在于：所述液压缸体尾端的轴孔两端的内壁上对称开设有钢套安装槽，所述钢套安装槽内固定安装有钢套，所述钢套中部开设有通孔，所述配油轴穿过所述钢套的通孔。

6.根据权利要求5所述的采用旋转配油方式的一体化电液执行器，其特征在于：所述液压缸体尾端的轴孔与所述配油轴之间设置有O型密封圈；所述O型密封圈分别设置于所述钢套和所述配油凹槽之间，以及所述配油凹槽和所述定位铁片之间；所述O型密封圈套设于所述配油轴上，且所述O型密封圈外侧固定安装于O型密封圈安装槽内，所述O型密封圈安装槽开设于所述液压缸体尾端的轴孔内。

7.根据权利要求1所述的采用旋转配油方式的一体化电液执行器，其特征在于：所述伺服阀外设置有伺服阀保护罩，所述伺服阀保护罩固定设置于所述液压缸体的侧壁上。

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