CN112211948A - 具有油气辅助缓冲结构的电动缸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动缸技术领域，具体而言涉及具有油气辅助缓冲结构的电动缸，包括驱动总成、电缸缸套和滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的一端固定连接有头部铰接件，所述头部铰接件伸出所述电缸缸套的前端，还包括：缓冲套，所述缓冲套被固定的设置在所述电缸缸套的前端；抵触件，所述抵触件被设置在缓冲套靠近头部铰接件的一端，且其相对于滚珠丝杆和所述缓冲套滑动连接；油气缓冲结构，所述油气缓冲结构被设置在缓冲套内；本发明的具有油气辅助缓冲结构的电动缸实现重载电动缸回零时能减少对缸体的冲撞，达到保护缸体不受损，保证可靠性和精度，同时不会在伸缩杆正常的伸缩状态下对伸缩杆产生阻尼。

Description

具有油气辅助缓冲结构的电动缸
技术领域
本发明涉及电动缸技术领域，具体而言涉及具有油气辅助缓冲结构的电动缸。
背景技术
现有电动缸缓冲装置一般采用底部加装聚氨酯垫片的方式，保护一般使用软件控制距离，而使用聚氨酯垫片在电动缸负载大尤其是在重型电动缸中使用使，不能完全起到缓冲作用，因为负载的惯性较大容易造成撞击损坏，另外使用软件控制不能完全保证软件无BUG，回零不能保证精确性，而且在突然断电的情况下，极易造成安全事故。
虽然现有技术中有对电动缸缓冲的方案，但是大多缓冲结构是用来缓冲工作状态下的波动负载，即，是在电动缸的伸缩杆固定长度下提供的缓冲，因此仍存在的问题在于，当大负载电动缸因功率与负载较大情况下，在回零的时候因惯性较大容易造成撞击损坏，造成电缸精度、寿命下降，并造成安全隐患。
现有技术文献：
专利文献1：CN104135108A一种带有缓冲器的电动缸
专利文献2：CN104132092B具有缓冲结构的电动缸
发明内容
本发明目的在于提供具有油气辅助缓冲结构的电动缸，旨在实现在电动缸回零复位时，特别是接近限位部件时的较短行程内，提供对于负载的缓冲，以保证不会对限位部件以及缸体造成撞击损坏。
为了实现本发明的目的，本发明提出一种具有油气辅助缓冲结构的电动缸，包括驱动总成、电缸缸套和滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的一端固定连接有头部铰接件，所述头部铰接件伸出所述电缸缸套的前端，还包括：
缓冲套，所述缓冲套被固定的设置在所述电缸缸套的前端；
抵触件，所述抵触件被设置在缓冲套靠近头部铰接件的一端，且其相对于滚珠丝杆和所述缓冲套滑动连接；
油气缓冲结构，所述油气缓冲结构被设置在缓冲套内，所述油气缓冲结构包括相对密封且体积可变的油腔和气腔，所述油腔与抵触件接触，用于吸收抵触件被头部铰接件冲撞后的能量；
其中，所述缓冲套上设有用于限制抵触件向头部铰接件方向持续位移的限位部。
优选的，所述电缸缸套的前端固定的设有导向筒，所述电缸缸套外壁、导向筒外壁、缓冲套内壁以及抵触件端壁之间形成密封腔体；
所述密封腔体内设有将所述油腔和气腔分隔的油气分区滑块。
优选的，所述油气分区滑块相对于密封腔体滑动连接，所述抵触件相对于所述缓冲套滑动时，所述油气分区滑块被油腔中的油液推动以使气腔体积变化。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1是本发明实施例中油气缓冲结构处于能量释放状态的示意图；
图2是本发明实施例中油气缓冲结构处于缓冲储能状态的示意图；
图3是图2中A处的结构示意图；
图4是本发明实施例中具有油气辅助缓冲结构的电动缸的立体图；
图5是本发明实施例中具有油气辅助缓冲结构的电动缸的结构示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意具有油气辅助缓冲结构的电动缸来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
结合图1-5所示示例的具有油气辅助缓冲结构的电动缸，其旨在实现重载电动缸回零时能减少对缸体的冲撞，保护缸体不受损，保证可靠性和精度，藉由此目的的实现，本发明提供一种具有油气辅助缓冲结构的电动缸，缸体的头部设置了一个突出可伸缩的抵触套筒3，当负载回零时，先接触到突出的抵触套筒3并对其进行压缩，再由油气缓冲腔缓冲，实现回零时的缓冲保护。
本发明提供以下实施例，结合图1和图4所示，电动缸主要由驱动总成100、电缸缸套1和滚珠丝杆11，滚珠丝杆11的一端固定连接有头部铰接件12，头部铰接件伸出电缸缸套1的前端，其中，驱动总成100包括伺服电机以及与伺服电机配套使用的电机驱动器和减速机，减速机的输出端连接在滚珠丝杆上。
如此，伺服电机可以驱动滚珠丝杆11转动，使其端部的头部铰接件12可以相对于电缸缸套1来伸缩，而头部铰接件12上连接负载，使得负载沿电缸缸套1的长度方向运动，尤其是电缸缸套1竖直布置情况下，电动缸回零时，头部铰接件12靠近电缸缸套1，由滚珠丝杆11与缸体碰撞找零。
为了降低找零时的碰撞冲击，结合图1所示，缓冲套2被固定的设置在电缸缸套1的前端；抵触套筒3被设置在缓冲套2靠近头部铰接件12的一端，且其相对于滚珠丝杆11和缓冲套2滑动连接，油气缓冲腔被设置在缓冲套2内，并与抵触套筒3连接。
其中，如图1所示，缓冲套2为一个下部大径、上部小径两端开放的筒形结构，被设置在电缸缸套1的前端，抵触套筒3是嵌套在缓冲套2内，与缓冲套2具有相似形状的筒形结构，抵触套筒3在缓冲套2内能进行有限的位移。
本实施例中，当头部铰接件12靠近电缸缸套1移动的过程中，尤其是最后的末段，头部铰接件12与抵触套筒3接触，并对抵触套筒3造成挤压，此时抵触套筒3则进一步的挤压油气缓冲腔。
如此，降低抵触套筒3以及头部铰接件12(负载)的运动速度，直到头部铰接件12完全回零，由于油气缓冲腔吸收了碰撞能量，此时滚珠丝杆11与缸体的回零碰撞不会对垫片造成损坏，保持传动机构和缸体的可靠性和精度。
进一步的，油气缓冲腔包括体积可变的油腔22和气腔23，油腔22和气腔23为独立密封的腔体，油腔22与抵触套筒3接触，气腔23位于油腔22远离抵触套筒3的一侧，并且气腔23具有向油腔22方向的初始压力，可以使抵触套筒3在不受压情况下时处于伸长状态，当抵触套筒3向油腔22侧运动时，气腔23体积变小被压缩储能，用于吸收抵触套筒被头部铰接件冲撞后的能量。
具体的，电缸缸套1的前端(电缸缸套1的后端安装驱动总成100)固定的设有导向筒4，电缸缸套1外壁、导向筒4外壁、缓冲套2内壁以及抵触套筒3端壁之间形成密封腔体，密封腔体内设有将油腔22和气腔23分隔的油气分区滑块5，油气分区滑块5相对于密封腔体滑动连接。
其中，油气分区滑块5为环形的密封圈，与电缸缸套1的外壁和缓冲套2的内壁滑动密封。
在一些实施例中，油腔22内填充46号抗磨液压油，气腔23内填充高纯度的氮气。
在本实施例中，结合图1和图2所示，抵触套筒3向油腔22方向挤压时，抵触套筒3的压缩端33挤压油腔22，压缩端33为压缩端33下部的环形筒部分，由于气腔23的密度相对较小，使液压油向气腔23的方向运动，气腔23中的氮气被压缩，气腔23的体积减小，用于吸收抵触套筒3被头部铰接件12冲撞后的能量，以降低冲撞能量。
结合图3所示，进一步的，导向筒4的外壁设有向外的凸出部41，缓冲套2的内壁设有与凸出部41对应分布的凸起24，将油腔22分成第一油腔221和第二油腔223，在第一油腔221和第二油腔222之间形成了位于凸出部41处的阻尼通道222。
在可选的实施例中，凸出部41和凸起24的截面形状可以是平面或弧面等，旨在实现凸出部41和凸起24之间的阻尼通道222的有效流通截面小于第一油腔221和第二油腔223的有效流通截面，如图2和图3所示，凸出部41为设置在导向筒4外壁的环形凸缘，凸起24为设置在缓冲套2内壁的环形凸缘。
如此，当抵触套筒3的压缩端33挤压油腔22中的油液后，油液同时挤压油气分区滑块5，使第一油腔221和第二油腔223的体积发生变化，当第一油腔221中的油液向第二油腔223中流动时，产生阻尼，起到一级缓冲作用，而气腔23体积被压缩变小，起到了二级缓冲作用。
在上述实施例中，负载在回零时，通过在下降的末段与抵触套筒3接触，并利用油腔22和气腔23的二级缓冲储能作用，使回零碰撞的损坏得到控制，以提高缸体的可靠性和精度。
结合附图1和图2所示，由于本发明不需要在滚珠丝杆11整个下降过程中提供缓冲，也不需要在正常支撑状态下提供缓冲，因此不需要跟随滚珠丝杆11的上升而运动，缓冲套2上设有用于限制抵触套筒3向头部铰接件11方向持续位移的限位部21，抵触套筒3包括与限位部21配合的止动部，以防止抵触套筒3持续向上运动。
在优选的实施例中，为了减小整体长度尺寸，如图1所示，限位部21被设置成连接在导向筒2端部并向内延伸的限位环21，止动部被设置成与限位环21贴合的台阶32，其设置在抵触套筒3的中段的外侧。
如此，抵触套筒3获得较短的长度，使得电动缸缸体整体的结构紧凑。
另外作为与头部铰接件12接触抵触套筒3的碰撞端31，如图1所示，碰撞端31为抵触套筒3上部的圆筒部分，为了降低头部铰接件12和碰撞端31之间的冲击力，在碰撞端31上固定的设置了垫块7，垫块7为铝块或钢块等硬金属，垫块7与滚珠丝杆11滑动连接。
在本实施例中，头部铰接件12下落过程中与垫块7接触，可以避免直接冲撞到碰撞端31上，以避免变形损坏。
进一步的，为了增加碰撞端31的承载能力，在碰撞端31的内侧设置了导向套71，其中导向套71和垫块7以及碰撞端31是固定连接的。
如此，碰撞端31向内的方向有导向套71支撑，在频繁的撞击下，不容易变形，因此，以提高碰撞端31的可靠性，使其在回零时，能可靠的向油腔22处压缩，利用油腔22和气腔23提供碰撞缓冲。
进一步的，为了可以对油腔22和气腔23中的压力进行检测，缓冲套2上连接有分别检测油腔22和气腔23压力的两个压力表。
具体的，油腔22外的压力表安装在油气分区滑块5运动的上限位的上方部位，而气腔23外的压力表安装在气腔23的下部位置，压力表仅为了检测在不受压状态下的压力，以判断密封是否泄漏，气腔23具有一个初始压力，以保持向抵触套筒3方向有压力，使抵触套筒3伸出导向筒2并使碰撞端31露出来。
进一步的，缓冲套2和电缸缸套1之间设有密封结构6，另外抵触套筒3的压缩端33也设置密封结构，其中密封结构6选用橡胶垫或硅胶垫等常规密封结构，以保持油腔22和气腔23的密封性。
结合以上实施例，本发明的具有油气辅助缓冲结构的电动缸实现重载电动缸回零时能减少对缸体的冲撞，达到保护缸体不受损，保证可靠性和精度，同时不会在伸缩杆正常的伸缩状态下对伸缩杆产生阻尼。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种具有油气辅助缓冲结构的电动缸，包括驱动总成、电缸缸套和滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的一端固定连接有头部铰接件，所述头部铰接件伸出所述电缸缸套的前端，其特征在于，还包括：
缓冲套，被固定的设置在所述电缸缸套的前端；
抵触套筒，被设置在所述缓冲套靠近头部铰接件的一端，并位于滚珠丝杆的外壁以及缓冲套的内壁，且其相对于滚珠丝杆和缓冲套滑动连接；
油气缓冲结构，被设置在所述缓冲套内，所述油气缓冲结构包括在滚珠丝杆回零方向依次设置的体积可变的油腔和气腔，所述油腔和气腔为独立密封的腔体，所述油腔与抵触套筒接触，当抵触套筒受压向油腔侧运动时，挤压所述油腔向气腔方向运动，使气腔的体积被压缩，用于吸收抵触套筒被头部铰接件冲撞后的能量；
其中，所述气腔具有向油腔方向的初始压力，以使抵触套筒向头部铰接件方向位移，所述缓冲套上设有用于限制抵触套筒向头部铰接件方向持续位移的限位部。
2.根据权利要求1所述的具有油气辅助缓冲结构的电动缸，其特征在于，所述电缸缸套的前端固定的设有导向筒，所述电缸缸套外壁、导向筒外壁、缓冲套内壁以及抵触套筒端壁之间形成密封腔体；
所述密封腔体内设有油气分区滑块将所述密封腔体分隔成所述油腔和气腔。
3.根据权利要求2所述的具有油气辅助缓冲结构的电动缸，其特征在于，所述油气分区滑块相对于密封腔体滑动连接，所述抵触件相对于所述缓冲套滑动时，所述油气分区滑块被油腔中的油液推动以使气腔体积变化。
4.根据权利要求2所述的具有油气辅助缓冲结构的电动缸，其特征在于，所述导向筒的外壁设有向外的凸出部，将所述油腔分成：
-与抵触件端壁接触的第一油腔，
-与油气分区滑块接触的第二油腔，
-位于凸出部处的阻尼通道；
所述阻尼通道的有效流通截面小于所述第一油腔和第二油腔的有效流通截面。
5.根据权利要求2所述的具有油气辅助缓冲结构的电动缸，其特征在于，所述抵触件包括：
-与油腔接触压缩端，所述压缩端与导向筒外壁、缓冲套内壁滑动连接；
-与头部铰接件接触的碰撞端；
-与限位部接触的止动部；
其中，所述限位部被设置成连接在导向筒端部并向内延伸的限位环，所述止动部被设置成与所述限位环贴合的台阶。
6.根据权利要求5所述的具有油气辅助缓冲结构的电动缸，其特征在于，所述碰撞端靠近头部铰接件的一侧固定的设置有垫块，所述垫块与滚珠丝杆滑动连接。
7.根据权利要求6所述的具有油气辅助缓冲结构的电动缸，其特征在于，所述碰撞端的内侧、所述垫块远离头部铰接件的端面上固定的设有导向套。
8.根据权利要求7所述的具有油气辅助缓冲结构的电动缸，其特征在于，所述导向套延伸至所述导向筒的内侧壁，并相对于导向筒以及滚珠丝杆滑动连接。
9.根据权利要求4所述的具有油气辅助缓冲结构的电动缸，其特征在于，所述缓冲套的内壁设有与所述凸出部对应分布的凸起。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的具有油气辅助缓冲结构的电动缸，其特征在于，所述缓冲套和电缸缸套之间设有密封结构。
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