CN112027973B - 三维液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维液压系统，它包括活动平台和底座；所述的底座为矩形结构，底座设有底壁和四个侧壁，顶部开放；所述的活动平台置于底座内，活动平台的底部与底座的底壁内侧相对移动，在活动平台设有水平布置的X向液压缸，用于推动活动平台沿着X向运动，在活动平台还设有Y向液压缸，用于推动活动平台沿着Y向运动，在活动平台还设有竖直布置的Z向液压缸，用于竖直举升。通过将活动平台设置在底座的腔体内，并通过活动平台上固设的X向液压缸、Y向液压缸和Z向液压缸实现三维运动。

Description

三维液压系统

技术领域

本发明涉及液压设备领域，特别是一种三维液压系统

背景技术

液压油缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压油缸多用于单个方向的举升或拉升，张紧等作用，所以当有多个方向位移要求时必须使用多个油缸组合起来执行动作。中国专利文献CN106049292 A记载了一种三维调控步履式顶推设备，该方案采用了三组互相独立的运动部件实现三维动作，但是该方案设计三个互相运动的部件，从而导致设备体积较大，不利于在空间狭窄位置使用。中国专利文献CN 110562872 A记载了一种三维液压顶升机和三维顶升系统，采用了两个相对移动的部件，但是其中顶升部件与底座之间连接，采用了两组大致互相垂直的液压缸铰接连接，这样顶升部件与底座之间的精确位移是以摆动的方式实现，要实现或者要测量顶升部件的具体位置，难度较高，而且该方案的占用空间仍然较大，也难以被应用在空间狭窄位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维液压系统，能够在较小的空间位置内同时具备X、Y和Z向三个方向的动作要求，且三个方向的动作互相独立，互不干扰，优选的方案中，能够精确测量每个方向的位移参数，且便于维护。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种三维液压系统，它包括活动平台和底座；

所述的底座为矩形结构，底座设有底壁和四个侧壁，顶部开放；

所述的活动平台置于底座内，活动平台的底部与底座的底壁内侧相对移动，在活动平台设有水平布置的X向液压缸，用于推动活动平台沿着X向运动，在活动平台还设有Y向液压缸，用于推动活动平台沿着Y向运动，在活动平台还设有竖直布置的Z向液压缸，用于竖直举升。

优选的方案中，所述的X向液压缸和Y向液压缸为双伸轴液压缸，双伸轴液压缸的缸体与活动平台固定连接，双伸轴液压缸的端头顶在底座的侧壁内侧。

优选的方案中，双伸轴液压缸的端头设有顶推头，顶推头与双伸轴液压缸的活塞杆螺纹连接，且可调节顶推头的轴向位置，还设有用于锁定顶推头的固定螺母，在顶推头与底座的侧壁接触的位置还设有润滑片；

底座的底壁内侧设有润滑层，或者活动平台的底部设有润滑层。

优选的方案中，所述的X向液压缸和Y向液压缸各为两个，两个X向液压缸对称布置，两个Y向液压缸对称布置；

Z向液压缸位于X向液压缸和Y向液压缸的中间，Z向液压缸的顶部设有顶升平台；

还设有位移传感器，位移传感器用于检测活动平台的位移。

优选的方案中，所述的X向液压缸与Y向液压缸之间在高度上交错布置。

优选的方案中，在底座的侧壁设有接管槽，用于连接液压管路。

优选的方案中，活动平台从上到下设有对称布置的X向固定板和Y向固定板，X向固定板与Y向固定板在水平面的投影上交叉布置；

X向固定板与Y向液压缸的缸体固定连接，Y向固定板与X向液压缸的缸体固定连接；

Z向液压缸竖直的位于X向固定板和Y向液压缸的中间。

优选的方案中，还设有位移传感器，所述的位移传感器为霍尔传感器，霍尔传感器至少为两个，分别设置在X向固定板和Y向液压缸上，两个霍尔传感器的测量头分别与X向液压缸和Y向液压缸的活塞杆接触。

优选的方案中，还设有位移传感器，所述的位移传感器为磁致位移传感器，磁致位移传感器分别设置在底座和活动平台相邻的两侧；

第一固定座与底座的侧壁固定连接，磁检测装置固定安装在第一固定座上，磁检测装置与检测杆固定连接，第二固定座与活动平台固定连接，第二固定座上设有水平滑槽，磁环滑块滑动安装在水平滑槽内，检测杆穿过磁环滑块。

优选的方案中，位移传感器与主控装置电连接，主控装置与液压管路中的各个电磁阀电连接，电磁阀分别设置在X向液压缸、Y向液压缸和Z向液压缸的油路上。

本发明提供的一种三维液压系统，通过将活动平台设置在底座的腔体内，并通过活动平台上固设的X向液压缸、Y向液压缸和Z向液压缸实现三维运动。优选的方案中，通过采用双伸杆液压缸，能够在不需要将液压缸与底座连接的前提下方便的实现活动平台的往复运动。采用井字形布置的X向液压缸和Y向液压缸，使结构更加紧凑，并且受力平衡，运动精度高。采用的磁检测装置或者霍尔传感器能够精确测量活动平台的位移精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构立体图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的主视图。

图4为本发明的左视图。

图5为本发明的采用磁致位移传感器的检测装置的结构示意图。

图6为本发明的采用霍尔传感器的结构示意图。

图中：活动平台1，底座2，检测装置3，磁检测装置31，磁环滑块32，检测杆33，第一固定座34，第二固定座35，霍尔传感器36，水平滑槽37，连接座4，接油口5，接管槽6，X向液压缸7，Y向液压缸8，Z向液压缸9，顶推头10，固定螺母11，润滑片12，顶升平台13，X向固定板14，Y向固定板15，对拉螺杆16，润滑层17。

具体实施方式

如图1~4中，一种三维液压系统，它包括活动平台1和底座2；

所述的底座2为矩形结构，底座2设有底壁和四个侧壁，顶部开放；

所述的活动平台1置于底座2内，活动平台1的底部与底座2的底壁内侧相对移动，在活动平台1设有水平布置的X向液压缸7，用于推动活动平台1沿着X向运动，在活动平台1还设有Y向液压缸8，用于推动活动平台1沿着Y向运动，在活动平台1还设有竖直布置的Z向液压缸9，用于竖直举升。四个侧壁同时作为X向液压缸7和Y向液压缸8的受力基础。由此结构，实现活动平台1沿着X向、Y向和Z向移动，并使活动平台1上托举的构件随之沿着X向、Y向和Z向移动。

优选的方案如图2中，所述的X向液压缸7和Y向液压缸8为双伸轴液压缸，双伸轴液压缸的缸体与活动平台1固定连接，双伸轴液压缸的端头顶在底座2的侧壁内侧。由此结构，通过从接油口5输入到双伸轴液压缸缸体内的液压油，能够方便的驱动活塞杆往复运动。

优选的方案如图2中，双伸轴液压缸的端头设有顶推头10，顶推头10与双伸轴液压缸的活塞杆螺纹连接，且可调节顶推头10的轴向位置，由此结构，确保活动平台1的位移精度，并且确保设置的两个平行的双伸轴液压缸之间的平衡。还设有用于锁定顶推头10的固定螺母11，在顶推头10与底座2的侧壁接触的位置还设有润滑片12；本例中的润滑片12优选采用聚四氟乙烯垫片。

底座2的底壁内侧设有润滑层17，或者活动平台1的底部设有润滑层。润滑层优选采用聚四氟乙烯垫片。

优选的方案如图2中，所述的X向液压缸7和Y向液压缸8各为两个，两个X向液压缸7对称布置，两个Y向液压缸8对称布置；

Z向液压缸9位于X向液压缸7和Y向液压缸8的中间，Z向液压缸9的顶部设有顶升平台13。顶升平台13上设有多个通孔，便于通过螺栓连接构件或者其他设备。

优选的方案如图3、4中，所述的X向液压缸7与Y向液压缸8之间在高度上交错布置。由此结构，使整个设备的结构更为紧凑。

优选的方案如图1、2中，在底座2的侧壁设有接管槽6，用于连接液压管路。相应的X向液压缸7和Y向液压缸8的接油口5也设置在靠近接管槽6的位置。

优选的方案如图3、4中，活动平台1从上到下设有对称布置的X向固定板14和Y向固定板15，X向固定板14与Y向固定板15在水平面的投影上交叉布置；

X向固定板14与Y向液压缸8的缸体固定连接，Y向固定板15与X向液压缸7的缸体固定连接； Z向液压缸9竖直的位于X向固定板14和Y向液压缸8的中间。由此方案，在确保强度的前提下，大幅简化了活动平台1的结构。

优选的方案如图6中，还设有位移传感器，所述的位移传感器为霍尔传感器36，霍尔传感器36至少为两个，分别设置在X向固定板14和Y向液压缸8上，两个霍尔传感器36的测量头分别与X向液压缸7和Y向液压缸8的活塞杆接触。由此结构，大幅提高了液压缸位移的控制精度，能够达到0.01mm。简化了位移传感器的安装结构，且位移传感器位于底座2内，也不易损坏。用于检测Z向液压缸9位移的霍尔传感器安装在X向固定板14的顶部，霍尔传感器的测量头与Z向液压缸9的活塞杆接触。

另一优选的方案如图3~5中，还设有位移传感器，所述的位移传感器为磁致位移传感器，磁致位移传感器分别设置在底座2和活动平台1相邻的两侧；

第一固定座34与底座2的侧壁固定连接，磁检测装置31固定安装在第一固定座34上，磁检测装置31与检测杆33固定连接，第二固定座35与活动平台1固定连接，第二固定座35上设有水平滑槽37，水平滑槽37的长度即为X向液压缸7或Y向液压缸8的行程，磁环滑块32滑动安装在水平滑槽37内，检测杆33穿过磁环滑块32。由此结构，能够实现活动平台1位移的精确检测。以便于在施工现场精确位移构件，以便于安装。Z向液压缸9的位移量由设置在Z向液压缸9内的磁致位移传感器进行检测。

优选的方案中，位移传感器与主控装置电连接，主控装置与液压管路中的各个电磁阀电连接，电磁阀分别设置在X向液压缸7、Y向液压缸8和Z向液压缸9的油路上。电磁阀在图中未示出。主控装置采用单片机或PLC。

进一步优选的，在底座2的底部还设有连接座4，优选的，连接座4采用带有螺纹的凸台，连接座4用于连接移动装置，例如滚轮或动力行走小车，或连接座4用于连接固定装置，例如施工现场的基础墩。

如图1中，使用时，将整个三维液压系统移动至施工现场，液压站通过油管与接油口5可靠连接，液压站和油管在图中未示出。将底座2与施工现场固定连接。将活动平台1顶部的顶升平台13与构件可靠连接。通过电磁阀控制液压油在油管内的流向，即可控制X向液压缸7、Y向液压缸8和Z向液压缸9的伸缩。需要说明的是，当X向液压缸7的活塞杆往复运动时，Y向液压缸8的顶推头10在底座2的侧壁的内壁滑动。同时，至少有一个检测装置3的磁环滑块32在水平滑槽37内随着X向液压缸7的活塞杆往复运动而滑动，而另一个的检测装置3的检测杆33则在磁环滑块32内滑动，从而测出X向的位移量。当到达预设位置，主控装置则通过切换电磁阀的状态，使X向液压缸7停止。当采用多个，例如至少四个三维液压系统，通过交替升降和水平位移和复位，能够将推举的构件精确位移至预设位置，并辅助精确安装。而且本发明的结构紧凑，体积小，适合在狭窄位置的搬运施工使用。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三维液压系统，其特征是：它包括活动平台（1）和底座（2）；所述的底座（2）为矩形结构，底座（2）设有底壁和四个侧壁，顶部开放；

所述的活动平台（1）置于底座（2）内，活动平台（1）的底部与底座（2）的底壁内侧相对移动，在活动平台（1）设有水平布置的X向液压缸（7），用于推动活动平台（1）沿着X向运动，在活动平台（1）还设有Y向液压缸（8），用于推动活动平台（1）沿着Y向运动，在活动平台（1）还设有竖直布置的Z向液压缸（9），用于竖直举升；

所述的X向液压缸（7）和Y向液压缸（8）为双伸轴液压缸，双伸轴液压缸的缸体与活动平台（1）固定连接，双伸轴液压缸的端头顶在底座（2）的侧壁内侧；

所述的X向液压缸（7）和Y向液压缸（8）各为两个，两个X向液压缸（7）对称布置，两个Y向液压缸（8）对称布置；

Z向液压缸（9）位于X向液压缸（7）和Y向液压缸（8）的中间，Z向液压缸（9）的顶部设有顶升平台（13）；

还设有位移传感器，位移传感器用于检测活动平台（1）的位移。

2.根据权利要求1所述的一种三维液压系统，其特征是：双伸轴液压缸的端头设有顶推头（10），顶推头（10）与双伸轴液压缸的活塞杆螺纹连接，且可调节顶推头（10）的轴向位置，还设有用于锁定顶推头（10）的固定螺母（11），在顶推头（10）与底座（2）的侧壁接触的位置还设有润滑片（12）

底座（2）的底壁内侧设有润滑层（17），或者活动平台（1）的底部设有润滑层。

3.根据权利要求1所述的一种三维液压系统，其特征是：所述的X向液压缸（7）与Y向液压缸（8）之间在高度上交错布置。

4.根据权利要求1所述的一种三维液压系统，其特征是：在底座（2）的侧壁设有接管槽（6），用于连接液压管路。

5.根据权利要求1所述的一种三维液压系统，其特征是：活动平台（1）从上到下设有对称布置的X向固定板（14）和Y向固定板（15），X向固定板（14）与Y向固定板（15）在水平面的投影上交叉布置；

X向固定板（14）与Y向液压缸（8）的缸体固定连接，Y向固定板（15）与X向液压缸（7）的缸体固定连接；

Z向液压缸（9）竖直的位于X向固定板（14）和Y向液压缸（8）的中间。

6.根据权利要求5所述的一种三维液压系统，其特征是：所述的位移传感器为霍尔传感器（36），霍尔传感器（36）至少为两个，分别设置在X向固定板（14）和Y向液压缸（8）上，两个霍尔传感器（36）的测量头分别与X向液压缸（7）和Y向液压缸（8）的活塞杆接触。

7.根据权利要求1所述的一种三维液压系统，其特征是：所述的位移传感器为磁致位移传感器，磁致位移传感器分别设置在底座（2）和活动平台（1）相邻的两侧；

第一固定座（34）与底座（2）的侧壁固定连接，磁检测装置（31）固定安装在第一固定座（34）上，磁检测装置（31）与检测杆（33）固定连接，第二固定座（35）与活动平台（1）固定连接，第二固定座（35）上设有水平滑槽（37），磁环滑块（32）滑动安装在水平滑槽（37）内，检测杆（33）穿过磁环滑块（32）。

8.根据权利要求6或7所述的一种三维液压系统，其特征是：位移传感器与主控装置电连接，主控装置与液压管路中的各个电磁阀电连接，电磁阀分别设置在X向液压缸（7）、Y向液压缸（8）和Z向液压缸（9）的油路上。

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