CN112178006B - 一种自动换向的液压缸 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动换向的液压缸，包括具有活塞腔的缸筒、活塞组件、缸座、以及在缸座上设置的二位四通换向阀、先导油路和控制器，二位四通换向阀包括阀芯、一对压缩弹簧、阀腔，还包括工作油路一、工作油路二、进油油路、以及回油油路，工作油路一与无杆腔连通，工作油路二与有杆腔连通，控制器通过控制电控单向阀和泄压单向阀的开闭实现二位四通换向阀的工作位切换，进而实现液压缸的自动换向。本发明的自动换向的液压缸将电磁换向阀、位移传感器集成在液压缸中，只需外接液压源即可实现自动换向，控制器能够根据传感器信号自动换向，并随意调节换向行程。此外，该液压缸减小不必要的油路，减小管路造成的液损，降低系统发热。

Description

一种自动换向的液压缸
技术领域
本发明涉及液压缸技术领域，具体涉及一种自动换向的液压缸。
背景技术
液压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。它结构简单、工作可靠。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。
现有技术中的液压缸换向需要依靠液压系统来实现，通常在液压缸与液压源之间设置单独的电磁换向阀，通过电磁换向阀换向，改变液压油进入液压缸中不同油腔，实现液压缸换向。
但是这种结构油路较长、体积较大，只能应用于传统的大型工业设备中，不能应用于高集成度的小型液压设备，不能满足新工业发展时期对液压设备、液压零部件精密化的需求。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种自动换向的液压缸，只需外接液压源即可实现自动换向。
为此，本发明提出了一种自动换向的液压缸，包括具有活塞腔的缸筒、活塞组件、缸座、以及在所述缸座上设置的二位四通换向阀、先导油路和控制器，所述二位四通换向阀包括阀芯、一对压缩弹簧、阀腔，还包括工作油路一、工作油路二、进油油路、以及回油油路，所述工作油路一与无杆腔连通，所述工作油路二与有杆腔连通。
所述先导油路的起始端与所述进油油路连通，所述先导油路中部与所述阀腔的一端连通，所述先导油路末端与所述回油油路连通，所述先导油路的起始端和中部之间设有电控单向阀，所述先导油路的中部与末端之间设有泄压单向阀，其中，所述控制器通过控制所述电控单向阀的开闭实现二位四通换向阀的工作位切换，进而实现液压缸的自动换向。
进一步地，所述活塞组件在回缩过程中能与所述阀芯抵触并能推动其移动，实现所述二位四通换向阀的换向。
进一步地，所述活塞腔体的内侧设有用于检测所述活塞组件的移动位置的位移传感器，根据所述位移传感器提供的活塞组件的移动位置对液压缸进行自动换向，并随意调节换向行程。
进一步地，所述泄压单向阀的设定压力大于液压源的最大压力。
进一步地，所述阀芯上靠近先导油路一侧推杆的面积大于另一侧推杆的面积。
进一步地，所述一对压缩弹簧设置在所述阀芯两端，且靠近所述先导油路一侧的所述压缩弹簧提供的压力大于另一侧所述压缩弹簧提供的压力。
进一步地，所述阀芯具有三段活塞部，每段所述活塞部上都具有节流口。
进一步地，初始状态时，液压油从进油油路进入阀腔，控制器控制电控单向阀关闭，二位四通换向阀位于常态工作位，此时活塞组件处于伸长状态；当换向时，控制器控制电控单向阀打开，此时二位四通换向阀处于切换工作位，此时活塞组件回缩；当活塞组件与所述阀芯抵触时，泄压单向阀自动打开，二位四通换向阀切换至常态工作为，活塞组件恢复伸长，此后控制器控制电控单向阀关闭，回到初始状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的自动换向的液压缸将二位四通换向阀、位移传感器集成在液压缸中，只需外接液压源即可实现自动换向，通过控制电控单向阀，控制二位四通换向阀换向，进而实现液压缸换向，再通过设置位移传感器，控制器能够根据传感器信号自动换向，并随意调节换向行程。
此外，本发明的自动换向的液压缸减小不必要的管路，减小管路造成的液损，降低系统发热，并且该液压缸筒积更小，便于组装和使用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的自动换向的液压缸的结构示意图；
图2为本发明的自动换向的液压缸的局部放大示意图；
图3为本发明的自动换向的液压缸中二位四通换向阀换向后的结构示意图；
图4为本发明的自动换向的液压缸中二位四通换向阀换向后的局部放大示意图；
图5为本发明的自动换向的液压缸中阀芯的局部放大图；以及
图6为本发明的自动换向的液压缸中阀芯侧向结构示意图。
附图标记说明
1、活塞组件；2、先导油路；3、控制器；4、阀芯；5、压缩弹簧；6、工作油路一；7、工作油路二；8、进油油路；9、回油油路；10、无杆腔；11、有杆腔；12、电控单向阀；13、泄压单向阀；14、位移传感器；41、节流口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1-图6示出了根据本发明的一些实施例。
如图1、图2所示，一种自动换向的液压缸，包括具有活塞腔的缸筒、位于缸筒活塞腔体内的活塞组件1、位于缸筒一端的缸座、设置在缸座上的二位四通换向阀、先导油路2、以及控制器3。
通过控制器3改变先导油路2中油压大小，进而推动二位四通换向阀中阀芯移动，改变二位四通换向阀中各油路的连通关系，进一步改变活塞组件1两侧液压油的流向，最后改变活塞组件1的移动方向，实现液压缸自动换向。
具体地，如图2所示，二位四通换向阀包括阀芯4、一对压缩弹簧5、工作油路一6、工作油路二7、进油油路8、以及回油油路9。
其中，一对压缩弹簧5分别设置阀芯4两端，且靠近所述先导油路一侧的所述压缩弹簧自然状态下的长度大于另一侧所述压缩弹簧自然状态下的长度,使靠近所述先导油路一侧的所述压缩弹簧提供的压力大于另一侧所述压缩弹簧提供的压力。当阀芯4两端受压一对压缩弹簧5作用时，阀芯4处于常态工作位，此时进油油路8与工作油路一6连通，回油油路9与工作油路二7连通。
同时，压缩弹簧不对称设计，保证在活塞杆伸出时，压力作用在阀芯右侧，阀芯位移距离不能关闭P口，还可以避免压力大时导致阀芯向左移动关小进油孔，减小压力波动。
其中，活塞组件1将活塞腔体分割成相互独立的无杆腔10、有杆腔11，工作油路一6与活塞组件1内侧一端的无杆腔10连通，工作油路二7与活塞组件1外侧一端的有杆腔11连通。当液压油从进油油路8进入时，液压油能推动活塞组件1向外移动，实现液压缸的伸长。
如图2、5、6所示，阀芯4具有三段活塞部，每段活塞部上都具有节流口41，在压力波动时，随着压力变化，阀芯位置随之改变，此时就可以利用阀芯上的节流口41来降低压力波动，从而减少液压缸因为压力波动带来的抖动。
其中，本实用的二位四通换向阀正好可以通过液压缸内腔的压力来控制节流口41的大小，压力大，则节流口41开的小；利用油缸内的压力来动态调节相当于一个减压阀了，可以达到一个稳压的目的。
具体地，先导油路2位于二位四通换向阀一侧，且先导油路2的一端与进油油路8连通，先导油路2中部与二位四通换向阀的阀腔的一端连通。其中，先导油路2上设有电控单向阀12，电控单向阀12与控制器3信号连接，通过控制器3打开电控单向阀12的开关，使先导油路2充满液压油。
然而，所述阀芯4上靠近先导油路2一侧推杆的面积大于另一侧推杆的面积，当电控单向阀打开，先导油路的油压与无杆腔的油压保持相同，由于阀芯两端推杆面积不一致，产生的压力不一样，使阀芯4可以朝无杆腔一侧移动，进而使进油油路8与工作油路二7连通，回油油路9与工作油路一6连通，实现二位四通换向阀的换向，进一步实现液压缸的换向，如图3、图4所示。
如图2所示，先导油路2上还设有泄压单向阀13，且先导油路2的另一端与回油油路9连通，泄压单向阀13用于控制先导油路2与回油油路9的通断。其中，所述泄压单向阀13的设定压力大于液压源的最大压力。
当所述活塞组件1在回缩过程中，所述阀芯4能被所述活塞组件1抵触而发生移动，使先导油路中油压快速上升，当先导油路中油压大于泄压单向阀13的设定压力时，泄压单向阀13打开，先导油路中油压快速下降，在压缩弹簧和无杆腔的作用下阀芯进行换向，二位四通换向阀在这个过程中完成油路切换。
如图2所示，活塞腔体内侧设有位移传感器14，位移传感器14沿液压缸长度方向延伸设置，位移传感器14用于检测活塞组件1移动的位置；同时，位移传感器14与控制器3信号连接，控制器3可以根据位移传感器14传递的信号控制电控单向阀12的开闭，进而控制阀芯的移动，最终实现液压缸的换向。
其中，位移传感器14为磁致伸缩传感器，磁致伸缩传感器采用内部非接触式的测控技术，通过精确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值；增加了本发明的自动换向的液压缸的精密度。
本发明的自动换向的液压缸的工作过程如下：
当液压油从进油油路8进入阀腔时，控制器3控制电控单向阀12关闭，此时先导油路2处于断路状态，阀芯4在一对压缩弹簧5的推动下对中，使进油油路8与工作油路一6连通，回油油路9与工作油路二7连通，如图2所示。
此时，液压油通过工作油路一6进入无杆腔10，推动活塞组件1向外移动，同时活塞组件1另一侧的有杆腔11中的液压油通过工作油路二7和回油油路9进入回油油箱，实现活塞组件伸长。在活塞组件移动过程中，位移传感器14实时检测活塞组件1的位置，并向控制器3发送信号。
当液压缸需要换向时，控制器3控制电控单向阀12打开，此时先导油路2处于通路状态，从进油油路8进入的液压油部分进入先导油路2中，随着先导油路2中油压的上升，液压油推动阀芯4克服弹簧压力移动，使进油油路8与工作油路二7连通，回油油路9与工作油路一6连通，如图4所示。
此时，从进油油路8进入的液压油通过工作油路二7进入有杆腔，推动活塞组件向内移动，同时活塞组件另一侧的无杆腔中的液压油通过工作油路一6、回油油路9进入回油油箱，实现液压缸的换向。
在活塞组件1向内收缩的过程中，当活塞组件1运行至接触阀芯4后，先导油路中油压快速上升，致使泄压单向阀13自动打开，使先导油路中油压下降，阀芯4向先导油路一侧移动，再次切换油路，使进油油路8与工作油路一6连通，回油油路9与工作油路二7连通，活塞组件1恢复伸长，此后控制器3控制电控单向阀12关闭，回到初始状态。
当活塞组件需要从收缩状态直接换向时，通过控制器3控制电控单向阀12关闭使先导油路中油压下降，继而阀芯在弹簧的作用下形成换向，使液压缸保持伸出，回到初始状态。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动换向的液压缸，其特征在于，包括具有活塞腔的缸筒、活塞组件（1）、缸座、以及在所述缸座上设置的二位四通换向阀、先导油路（2）和控制器（3），
所述二位四通换向阀包括阀芯（4）、一对压缩弹簧（5）、阀腔，还包括工作油路一（6）、工作油路二（7）、进油油路（8）、以及回油油路（9），所述工作油路一（6）与无杆腔（10）连通，所述工作油路二（7）与有杆腔（11）连通；
所述先导油路（2）的起始端与所述进油油路（8）连通，所述先导油路（2）中部与所述阀腔的一端连通，所述先导油路（2）末端与所述回油油路（9）连通，所述先导油路（2）的起始端和中部之间设有电控单向阀（12），所述先导油路（2）的中部与末端之间设有泄压单向阀（13），
其中，所述阀芯（4）上靠近先导油路一侧推杆的面积大于另一侧推杆的面积；所述一对压缩弹簧（5）设置在所述阀芯（4）两端，且靠近所述先导油路一侧的所述压缩弹簧提供的压力大于另一侧所述压缩弹簧提供的压力；
所述控制器（3）通过控制所述电控单向阀（12）的开闭实现二位四通换向阀的工作位切换，进而实现液压缸的自动换向；所述活塞组件在回缩过程中能与所述阀芯（4）抵触并能推动其移动，同样实现所述二位四通换向阀的换向。
2.根据权利要求1所述的自动换向的液压缸，其特征在于，所述活塞组件在回缩过程中能与所述阀芯（4）抵触并能推动其移动，实现所述二位四通换向阀的换向。
3.根据权利要求1所述的自动换向的液压缸，其特征在于，所述活塞腔体的内侧设有用于检测所述活塞组件（1）的移动位置的位移传感器（14），根据所述位移传感器（14）提供的活塞组件（1）的移动位置对液压缸进行自动换向，并随意调节换向行程。
4.根据权利要求1所述的自动换向的液压缸，其特征在于，所述泄压单向阀（13）的设定压力大于液压源的最大压力。
5.根据权利要求1所述的自动换向的液压缸，其特征在于，所述阀芯（4）具有三段活塞部，每段所述活塞部上都具有节流口（41）。
6.根据权利要求1所述的自动换向的液压缸，其特征在于，初始状态时，液压油从进油油路（8）进入阀腔，控制器（3）控制电控单向阀（12）关闭，二位四通换向阀位于常态工作位，此时活塞组件处于伸长状态；当换向时，控制器控制电控单向阀打开，此时二位四通换向阀处于切换工作位，此时活塞组件回缩；当活塞组件与所述阀芯抵触时，泄压单向阀（13）自动打开，二位四通换向阀切换至常态工作位，活塞组件恢复伸长，此后控制器（3）控制电控单向阀（12）关闭，回到初始状态。
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