CN113494502A - 一种数字液压缸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液压缸技术领域，公开了一种数字液压缸，包括缸体和安装在缸体上的驱动件，驱动件的输出轴上固定有连接轴；连接轴上水平滑动连接有转动轴，转动轴上同轴螺纹连接有活塞杆，活塞杆的一侧与缸体之间构成第一压力腔，活塞杆的另一侧与缸体之间构成第二压力腔；还包括油路系统、输入模块、控制器、位于第一压力腔的第一传感器和位于第二压力腔内的第二压力传感器。本发明用于对活塞杆的行程进行监测，以确定活塞杆的行程，并且利用液压以调控活塞杆的行程，提高活塞杆的行程精度。

Description

一种数字液压缸
技术领域
本发明涉及液压缸技术领域，具体公开了一种数字液压缸。
背景技术
数字液压缸(全称：数字液压伺服缸)。具有完全数字化的运动特性，即：电脉冲的频率与油缸的运动速度对应，电脉冲的数量与油缸的行程对应。数字液压缸是指将步进或伺服电机、液压滑阀、闭环位置反馈设计组合在液压缸内部，接通液压油源，所有的功能直接通过数字液压缸控制器或计算机或可编程逻辑控制器(PLC)发出的数字脉冲信号来完成不同速度下的长度矢量控制的高新技术产品。
如中国专利公告号为：CN 207634434 U公开的一种一种数字液压缸，包括缸体、空心活塞杆、丝杆、丝杆螺母、联轴器、伺服电机、比例压力阀和控制系统；缸体的内腔被空心活塞杆分割为有杆腔体和无杆腔体，比例压力阀用于调节有杆腔体和无杆腔体之间液压油的压力差；比例压力阀和电机分别与控制系统通讯连接；控制系统通过发送脉冲信号控制电机旋转，并根据电机反馈的电流信号控制比例压力阀调节有杆腔体和无杆腔体的液压油的压力差，压力差控制空心活塞杆的前进和后退。由于根据电机反馈的电流信号并通过比例压力阀调节有杆腔体和无杆腔体内的压力差，控制空芯活塞杆的推力，不存在控流死区。另外，丝杆与空心活塞杆之间实现主动自锁，进一步提高了数字液压缸的安全可靠性。
但是，现有技术中利用有杆腔和无杆腔内的液压以控制活塞杆的推动力，难以控制活塞杆的位移精度。
发明内容
本发明意在提供一种数字液压缸，以控制活塞杆移动行程的精度。
为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种数字液压缸，包括缸体和安装在缸体上的驱动件，驱动件的输出轴上固定有连接轴；
连接轴上水平滑动连接有转动轴，转动轴上同轴螺纹连接有活塞杆，活塞杆的一侧与缸体之间构成第一压力腔，活塞杆的另一侧与缸体之间构成第二压力腔；
还包括油路系统、输入模块、控制器、位于第一压力腔的第一传感器和位于第二压力腔内的第二压力传感器；
输入模块用于向控制器输入活塞杆的行程信息，基于行程信息，控制器以控制驱动件的转速和工作时间；
第一压力传感器实时获取第一压力腔的压力信息A,基于压力信息A，控制器以判断活塞杆的行程，基于活塞杆的行程，控制器以判断活塞杆的行程是否达到指定位置；
第二压力传感器实时获取第二压力腔的压力信息B，基于压力信息B，控制器以判断活塞杆的行程，基于活塞杆的行程，控制器以判断活塞杆的行程是否达到指定位置；
控制器基于压力信息A和压力信息B，若判断活塞杆的行程未达到指定位置，控制器控制油压系统向第一压力腔或第二压力腔输入油压。
进一步，油压系统包括油压箱，油压箱内安装有滚珠丝杠和用于驱动滚珠丝杠的动力件，滚珠丝杠的螺母座上安装有隔板，隔板将油压向分隔为第一腔和第二腔，第一腔连通有与第一压力腔连通的第一电磁阀，第二腔连通有与第二压力腔连通的第二电磁阀，第一电磁阀和第二电磁阀均与控制器电连接。
有益效果：当压力信息A和压力信息B传送至控制器时，控制器判断活塞杆的行程是否达到指定位置，若未达到指定位置，第一压力腔或第二压力腔内的压力数值未达到要求压力，控制器打开第一电磁阀和第二电磁阀，并且启动动力件，动力件驱动丝杠和隔板运动；当第一压力腔的压力过小时，隔板朝向第一腔运动通过第一电磁阀向第一压力腔输入液压油，第二腔通过第二电磁阀吸入液压油，以使得第一压力腔和第二压力腔内的压力快速达到需求压力，在液压油的作用下，液压油会推动活塞杆和转动轴水平滑动，以调节活塞杆的行程。
进一步，连接轴上套设有固定在缸体上的滚珠轴承。
有益效果：滚珠轴承以减小转动轴与缸体之间的转动摩擦。
进一步，活塞杆上固定有活塞座，活塞座与缸体之间构成第二压力腔。
有益效果：通过活塞座用于将第一压力腔和第二压力腔分隔，提高第一压力腔和第二压力腔的密封性能。
进一步，活塞座上套设有密封圈。
有益效果：密封圈进一步对活塞座与缸体之间的间隙进行密封。
进一步，连接轴与驱动件之间设置有联轴器。
有益效果：通过联轴器将驱动件的输出轴与连接轴进行连接，提高连接轴转动的稳定性。
进一步，还包括与控制器电连接的霍尔传感器，霍尔传感器实时获取驱动件的转动圈数信息，基于转动圈数信息，控制器以判断转轴驱动活塞杆的行程。
有益效果：控制器通过转动圈数信息，以驱动转动轴转动的圈数，进而确定转动轴传送活塞杆的行程，以保证活塞杆行程的精准性。
进一步，还包括与控制器电连接的显示器，显示器用于显示：驱动件转动圈数信息、压力信息A、压力信息B以及活塞杆的行程。
有益效果：通过显示器操作人员便于观察数字液压缸具体的工作参数。
本发明的原理以及有益效果：(1)本方案中，利用输入模块输入需求行程，控制器控制驱动件的转速以及转动时间，并通过霍尔传感器获取具体的转动圈数信息，控制器通过压力信息A和压力信息B，确定活塞杆的行程是否与需求行程一致，若不一致时，控制器以控制油路系统进行活塞杆行程调节。
(2)本方案中，若活塞杆的行程固定，也可以利用油压系统进行调节，以保证活塞杆的行程准确。
当然，实施申请的方案并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例一中数字液压缸的剖视图；
图2为本发明实施例一中数字液压缸的电路示意图；
图3为本发明实施例二中数字液压缸的安装壳结构示意图。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
说明书附图中的附图标记包括：伺服电机11、缸体12、显示器13、联轴器14、连接轴15、滚珠轴承16、第二传感器17、第二压力腔18、活塞座19、活塞杆20、第一压力腔21、第一传感器22、第一电磁阀23、丝杠24、隔板25、油箱26、步进电机27、第二电磁阀28、上壳31、隔音层32、弹性层33、散热道34、盖板35、支撑件36。
实施例一：
基本如附图1和附图2所示：一种数字液压缸，包括缸体12和螺钉固定在缸体12上的驱动件，驱动件为伺服电机11，伺服电机11的输出轴上固定安装有与缸体12转动连接的联轴器14，联轴器14固定连接有连接轴15，连接轴15上套设有滚珠轴承16，滚珠轴承16与缸体12固定连接。
连接轴15上水平滑动连接有转动轴，转动轴上螺纹连接有活塞座19，活塞座19与缸体12水平滑动连接，活塞座19上套设有由橡胶材料制成的密封圈，活塞座19上螺钉固定有套设在转动轴上的活塞杆20，活塞杆20与转动轴螺纹连接。
本实施例中，活塞座19将缸体12分隔为第一压力腔21和第二压力腔18，第一压力腔21内安装有第一传感器22，第二压力腔18内安装有第二传感器17，还包括用于监测伺服电机11转速的霍尔传感器。
本实施例中，还包括油路系统，油路系统包括油箱26，油箱26内螺栓固定有动力件，动力件为步进电机27，步进电机27的输出轴上固定安装有滚珠丝杠24，滚珠丝杠24的螺母座上螺钉固定有隔板25，隔板25将油箱26分隔为第一腔和第二腔，第一腔连通有第一电磁阀23，第一电磁阀23和第一压力腔21连通，第二腔连通有第二电磁阀28，第二电磁阀28和第二压力腔18连通。
本实施例中，还包括输入模块和与输入模块连接的控制器，控制器与第一传感器22、第二传感器17、第一电磁阀23、第二电磁阀28、霍尔传感器、步进电机27、显示器13和伺服电机11均电连接。
具体实施过程如下：
方式一：操作人员通过输入模块向控制器输入活塞杆20运动的指定行程信息，控制器基于指定行程，控制器控制伺服电机11的转速以及工作时间，伺服电机11工作时，伺服电机11驱动转动轴，转动轴带动活塞杆20水平移动，此时霍尔传感器获取伺服电机11转动圈数信息，基于圈数信息，控制器判断活塞杆20是否达到指定行程。
若活塞杆20未达到指定行程，控制器向步进电机27、第一电磁阀23和第二电磁阀28发送工作信号，若活塞杆20的运动行程过小(以活塞杆20的运动行程过小为例)，控制器控制步进电机27驱动滚珠丝杠24工作，滚珠丝杠24驱动活塞杆20向前给进，隔板25挤压第二腔的液压油进入至第二压力腔18内(此时，第一腔通过第一电磁阀23吸入第一压力腔21的液压油)，第二传感器17向控制器发送压力信号B，控制器基于压力信号B以判断活塞杆20的行程是否达到指定位置。本实施例，利用第一腔吸入第一压力腔21内的液压油减小活塞杆20的阻力，以便于活塞杆20移动。同理，若活塞杆20的运动行程过大，控制器控制步进电机27和滚珠丝杠24工作，以使得隔板25挤压第一腔内的液压油进入至第一压力腔21内，同理活塞杆的运动行程过大时，基于压力信号B通过控制器的控制，向第一压力腔21内输送液压油。本实施例，可以精确的监测活塞杆20的行程，并进行精确的调控活塞杆20的行程。
第一传感器22和第二传感器17向控制器实时发送压力信息A和压力信息B，基于压力信息A、压力信息B以及转动圈数信息，控制器判断活塞杆20是否达到指定行程，若控制器判断未达到指定行程，控制系统控制油路系统工作，即油箱26向第一压力腔21或第二压力腔18送入液压油，以调控活塞杆20的运动行程。
例如：活塞杆20的运动行程为10cm，则第一传感器22检测的压力数值为50KP，第二传感器17检测的压力数值为30KP，伺服电机11转动的圈数为30圈。
若伺服电机11转动的圈数为30圈，第一传感器22检测的压力数值为49KP，第二传感器17检测的压力数值为29KP，则活塞杆20的运动行程必然出现偏差，则需要同时向第一压力腔21和第二压力腔18补给液压油。
若伺服电机11的转动的圈数为29圈，若活塞杆20的运动行程未达到指定位置，则需要单独向第一压力腔21和第二压力腔18输送液压油，并通过第一传感器22和第二传感器17进行检测判断。
若第一传感器22检测的压力数值为49KP，第二传感器17检测的压力数值为31KP，则需要向第一压力腔21输送液压油。同理，若第一传感器22检测的压力数值为51KP，也需要向第二压力腔18输送液压油。
方式二：输入模块向控制器输入活塞杆20指定的行程信息，控制器控制步进电机27、第一电磁阀23和第二电磁阀28工作，步进电机27驱动隔板25将第二腔内的液压油输送至第二压力腔18，在油压的作用下推动活塞杆20和转动轴水平滑动，第二传感器17实时向控制器发送压力信号B，同时，第一压力传感器实时向控制器发送压力信号A，基于压力信号A和压力信号B，控制器判断活塞杆20的运动行程是否达到指定位置，若未达到指定位置，以活塞杆20行程过大为例，控制器控制步进电机27工作，滚珠丝杠24推动隔板25朝向第一腔运动，并将第一腔内的液压油输送至第一压力腔21内，此时，第二压力腔18内的液压油输送至第二腔内，如此达到快速调节的目的。
本实施例中，指定行程、压力信息A、压力信息B以及伺服电机11转动圈数信息均通过显示器13显示，以便于操作人员观测。本实施例中，油压系统或伺服电机11以及转动轴等出现故障，二者均可以单独进行工作，尽量保证液压缸均能继续工作
本实施例中，指定行程、压力信息A、压力信息B以及伺服电机11转动圈数信息均通过显示器13显示，以便于操作人员观测。本实施例中，油压系统或伺服电机11以及转动轴等出现故障，二者均可以单独进行工作，尽量保证液压缸均能继续工作。
实施例二：
实施例二与实施例一的不同之处在于，如附图3所示，本实施例中包括安装壳，安装壳包括上壳31和下壳，上壳31与下壳通过螺栓固定连接且上壳31和下壳构成的圆柱形，圆柱形的一端开有用活塞杆20伸出的通孔，通孔与活塞杆20之间剧有间隙，圆柱形的另一端开有开口，还包括用于封闭开口的盖板35，盖板35与上壳31和下壳均固定连接，盖板35上设置有支撑件36，支撑件36由减振材料制成。
本实施例中，上壳31和下壳内均固定有隔音层32，隔音层32上设置有弹性层33，弹性层33上开有散热通道，散热道34呈螺旋布置。
具体实施过程如下：
数字液压缸在工作过程中，会产生较大的噪音，主要是由于伺服电机11工作产生的工作振动，以及液压缸活塞杆20工作所产生的噪音。
本实施例中，为了克服以上问题，使用安装壳对数字液压缸进行安装，具体的：将数字液压缸的缸体12放置于下壳内，然后再将上壳31安装于下壳上，受到上壳31和下壳的挤压，弹性层33将缸体12压紧，然后再将盖板35安装在上壳31和下壳上，同时使得伺服电机11伸入至支撑件36内，支撑件36对伺服电机11进行支撑。
安装壳的具体工作为：气体通过间距进入至安装壳内，并通过散热道34对缸体12和伺服电机11进行一定的降温，支撑件36以及弹性层33对数字液压缸整体进行减振，并利用隔音材料降低数字液压缸工作产生的噪音，如此，降低了数字液压缸工作时产生的噪音，以及降低数字液压缸工作过程中产生的振动。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种数字液压缸，其特征在于：包括缸体和安装在缸体上的驱动件，驱动件的输出轴上固定有连接轴；
连接轴上水平滑动连接有转动轴，转动轴上同轴螺纹连接有活塞杆，活塞杆的一侧与缸体之间构成第一压力腔，活塞杆的另一侧与缸体之间构成第二压力腔；
还包括油路系统、输入模块、控制器、位于第一压力腔的第一传感器和位于第二压力腔内的第二压力传感器；
输入模块用于向控制器输入活塞杆的行程信息，基于行程信息，控制器以控制驱动件的转速和工作时间；
第一压力传感器实时获取第一压力腔的压力信息A,基于压力信息A，控制器以判断活塞杆的行程，基于活塞杆的行程，控制器以判断活塞杆的行程是否达到指定位置；
第二压力传感器实时获取第二压力腔的压力信息B，基于压力信息B，控制器以判断活塞杆的行程，基于活塞杆的行程，控制器以判断活塞杆的行程是否达到指定位置；
控制器基于压力信息A和压力信息B，若判断活塞杆的行程未达到指定位置，控制器控制油压系统向第一压力腔或第二压力腔输入油压。
2.根据权利要求1所述的数字液压缸，其特征在于：油压系统包括油压箱，油压箱内安装有滚珠丝杠和用于驱动滚珠丝杠的动力件，滚珠丝杠的螺母座上安装有隔板，隔板将油压向分隔为第一腔和第二腔，第一腔连通有与第一压力腔连通的第一电磁阀，第二腔连通有与第二压力腔连通的第二电磁阀，第一电磁阀和第二电磁阀均与控制器电连接。
3.根据权利要求2所述的数字液压缸，其特征在于：连接轴上套设有固定在缸体上的滚珠轴承。
4.根据权利要求3所述的数字液压缸，其特征在于：活塞杆上固定有活塞座，活塞座与缸体之间构成第二压力腔。
5.根据权利要求4所述的数字液压缸，其特征在于：活塞座上套设有密封圈。
6.根据权利要求5所述的数字液压缸，其特征在于：连接轴与驱动件之间设置有联轴器。
7.根据权利要求6所述的数字液压缸，其特征在于：还包括与控制器电连接的霍尔传感器，霍尔传感器实时获取驱动件的转动圈数信息，基于转动圈数信息，控制器以判断转轴驱动活塞杆的行程。
8.根据权利要求7所述的数字液压缸，其特征在于：还包括与控制器电连接的显示器，显示器用于显示：驱动件转动圈数信息、压力信息A、压力信息B以及活塞杆的行程。
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