CN116436203A - 一种液辅缓冲电动缸及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液辅缓冲电动缸，包括液压缸、双向变转速伺服电机和用于集成液压缸和双向变转速伺服电机的电动缸壳体,本发明能够通过控制双向变转速伺服电机的转向和转速来控制丝杠的转向和转速从而控制液压缸在电动缸壳体中运动的位置和速度；通过控制液压缸两个腔体内部的压力与流量来控制伸出活塞杆的位移、速度与推拉力；通过控制双向变转速伺服电机的转向、转速以及控制液压缸腔体的压力、流量能够分别同时控制液压缸和伸出活塞杆的综合位移、速度与推拉力，从而使得电机驱动与液压驱动协同控制驱动。实现了机械传动和液压传动复合控制。

Description

一种液辅缓冲电动缸及其控制方法

技术领域

本发明涉及机械、液压一体化传动技术领域，具体而言，涉及一种液辅缓冲电动缸及其控制方法。

背景技术

传统机械装备的驱动方式主要包括气压驱动、电机驱动和液压驱动，气压驱动的工作介质是空气，具有沾度较低、流动阻力较小和可集中供气的特性，但受到压缩性的局限，位置控制精度都较弱，而且，采用气压驱动的装置的额定工作压力等级较低，无法匹配大功率装备的压力需求；电机驱动具有结构简单、控制简单和精度高的优点，但对于应用到大功率装备中时，电机驱动中的电机的尺寸较大，特别是电机安装在执行机构中时，不仅存在安装空间限制的问题，还额外给执行机构增加了外部载荷，极大的影响了执行元件的承载能力；液压驱动具有功率密度高、动态响应快、压力等级高和过载能力强的优点，在大功率机械装备中得到广泛应用，但液压驱动存在能耗高和控制精度低的缺点。综合考虑上述原因，本发明采用了电机驱动与液压驱动联合协同控制驱动的方案，对传统液压缸和电动缸进行了改造从而将电机驱动与液压驱动集成到了一起，使本发明同时具有电机驱动与液压驱动的优点。

发明内容

本发明公开了一种液辅缓冲电动缸，旨在改善上述技术问题。

本发明采用了如下方案：

一种液辅缓冲电动缸，包括液压缸、双向变转速伺服电机和用于集成所述液压缸和双向变转速伺服电机的电动缸壳体，所述液压缸包括伸出活塞杆、上端盖导向套、液压缸套、活塞和下端盖螺母活塞杆，所述伸出活塞杆的上端穿过上端盖导向套与活塞固定连接，所述液压缸套安装在所述上端盖导向套的下端，并连接在上端盖导向套和位于液压缸整体底部的下端盖螺母活塞杆之间，所述活塞连接在所述伸出活塞杆的下端外壁和所述液压缸套内壁之间；所述电动缸壳体安装在所述液压缸和双向变转速伺服电机之间；所述双向变转速伺服电机包括电机上端盖、安装在电机上端盖上的上端轴承，电机转子、电机壳体、固定在电机壳体内的电机定子，电机下端盖和安装在电机下端盖上的下端轴承，所述电机上端盖安装在所述电动缸壳体的下端，所述电机转子通过上端轴承和下端轴承固定在电机定子内，所述电机上端盖与电机下端盖通过电机转子轴与电机壳体固定连接。

作为进一步改进，所述电动缸壳体内部布置有用于液压缸自由滑动的气孔。

作为进一步改进，所述电动缸壳体外部通过法兰连接与所述双向变转速伺服电机部分紧固连接在一起。

作为进一步改进，包括丝杆，所述丝杆与所述电机转子传动连接，并与电机转子轴同轴插入电动缸壳体中，且轴心布置有气孔。

作为进一步改进，液压缸整体底部的所述下端盖螺母活塞杆内部布置了滚珠螺母结构，用于与所述丝杆配合，以形成滚珠丝杠螺母副；所述丝杠可伸入下端盖螺母活塞杆的空心缝隙中，并配置为在电机转子的控制下，能够带动液压缸和滚珠螺母在电动缸壳体中运动。

作为进一步改进，所述伸出活塞杆为空心结构且其上布置有气孔。

作为进一步改进，所述液压缸还包括紧固螺母，所述活塞通过所述紧固螺母固定在所述伸出活塞杆上。

一种基于上述所述的液辅缓冲电动缸的控制方法，包括：

通过控制双向变转速伺服电机的转向和转速来控制丝杠的转向和转速从而控制液压缸在电动缸壳体中运动的位置和速度；

通过控制液压缸两个腔体内部的压力与流量来控制伸出活塞杆的位移、速度与推拉力；

通过控制双向变转速伺服电机的转向、转速以及控制液压缸腔体的压力、流量能够分别同时控制液压缸和伸出活塞杆的综合位移、速度与推拉力，从而使得电机驱动与液压驱动协同控制驱动。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

本申请的液辅缓冲电动缸，通过在液压缸和双向变转速伺服电机之间设置电动缸壳体，使其在进行驱动控制时，能够通过控制双向变转速伺服电机的转向和转速来控制丝杠的转向和转速从而控制液压缸在电动缸壳体中运动的位置和速度；通过控制液压缸两个腔体内部的压力与流量来控制伸出活塞杆的位移、速度与推拉力；通过控制双向变转速伺服电机的转向、转速以及控制液压缸腔体的压力、流量能够分别同时控制液压缸和伸出活塞杆的综合位移、速度与推拉力，从而使得电机驱动与液压驱动协同控制驱动。进而实现了机械传动和液压传动复合控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的液辅缓冲电动缸的内部结构示意图。

附图标识说明：

1、伸出活塞杆；2、上端盖导向套；3、液压缸套；4、电动缸壳体；5、活塞；6、紧固螺母；7、下端盖螺母活塞杆；8、电机上端盖；9、上端轴承；10、电机转子；11、电机定子；12、电机壳体；13、下端轴承；14、电机下端盖。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例

本发明第一实施例提供一种液辅缓冲电动缸，包括液压缸、双向变转速伺服电机和用于集成液压缸和双向变转速伺服电机的电动缸壳体4，液压缸包括伸出活塞杆1、上端盖导向套2、液压缸套3、活塞5和下端盖螺母活塞杆7，伸出活塞杆1的上端穿过上端盖导向套2与活塞5固定连接，液压缸套3安装在上端盖导向套2的下端，并连接在上端盖导向套2和位于液压缸整体底部的下端盖螺母活塞杆7之间，活塞5连接在伸出活塞杆1的下端外壁和液压缸套3内壁之间。电动缸壳体4安装在液压缸和双向变转速伺服电机之间，是集成电机驱动与液压驱动的关键，能够集成液压缸部分与双向变转速伺服电机部分使其形成一个密不可分的精密配合整体。且在电动缸壳体4内部布置有气孔结构方便液压缸部分能够在其内自由滑动，同时电动缸壳体4外部能够通过法兰连接与双向变转速伺服电机部分紧固连接在一起。

优选地，伸出活塞杆1为空心结构且其上布置有气孔。液压缸还包括紧固螺母6，活塞5通过紧固螺母6固定在伸出活塞杆1上。

进一步地，双向变转速伺服电机包括电机上端盖8、安装在电机上端盖8上的上端轴承9，电机转子10、电机壳体12、固定在电机壳体12内的电机定子11，电机下端盖14和安装在电机下端盖14上的下端轴承13，电机上端盖8安装在电动缸壳体4的下端，电机转子10通过上端轴承9和下端轴承13固定在电机定子11内可自由转动。电机上端盖8与电机下端盖14通过电机转子10轴与电机壳体12固定连接，连同电机壳体12中的电机定子11和电机转子10组成完整的双向变转速伺服电机部分。

在其中一种实施例中，包括丝杆，丝杆与电机转子10传动连接，并与电机转子10轴同轴插入电动缸壳体4中，且轴心布置有气孔。液压缸整体底部的下端盖螺母活塞杆7内部布置了滚珠螺母结构，用于与丝杆配合，以形成滚珠丝杠螺母副。丝杠可伸入下端盖螺母活塞杆7的空心缝隙中，并配置为在电机转子10的控制下，能够带动液压缸和滚珠螺母在电动缸壳体4中运动。

本发明的液辅缓冲电动缸具有通过电机驱动丝杠带动滚珠螺母和液压缸运动的机械传动结构和通过电机泵驱动压力控制伸出活塞杆1运动的液压传动结构，该液辅缓冲电动缸在动作上能够实现机械传动和液压传动复合控制，可以协同控制液压缸和伸出活塞杆1的位移与速度。这种液辅缓冲电动缸由于采用整体设计，结构紧凑、行程更大、工作稳定可靠、操作维护使用方便、响应迅速、在电液复合控制时拥有极高的速度，有了液压做缓冲能够大大地减小到位时的冲击震动。

进一步地，该液辅缓冲电动缸通过连接壳体将双向变转速伺服电机部分集中到了液辅缓冲电动缸上，同时通过安装在双向变转速伺服电机转子10上的丝杠、布置在液压缸内部的滚珠螺母结构和布置在液压缸外壁上的摩擦副将液压缸部分也集合到了液辅缓冲电动缸上。进而使得液压缸、双向变转速伺服电机和电动缸壳体4成为了一个整体。

本发明第二实施例提供一种基于上述所述的液辅缓冲电动缸的控制方法，具体为：在进行驱动控制时，可以通过控制双向变转速伺服电机的转向和转速来控制丝杠的转向和转速从而控制液压缸在电动缸壳体4中运动的位置和速度；同时可以通过控制液压缸两个腔体内部的压力与流量来控制伸出活塞杆1的位移、速度与推拉力。通过控制双向变转速伺服电机的转向、转速以及控制液压缸腔体的压力、流量能够分别同时控制液压缸和伸出活塞杆1的综合位移、速度与推拉力，从而使得电机驱动与液压驱动协同控制驱动。使本发明同时具有电机驱动与液压驱动的优点。同时本发明集成度高，便于设备的安装与使用。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液辅缓冲电动缸，其特征在于，包括液压缸、双向变转速伺服电机和用于集成所述液压缸和双向变转速伺服电机的电动缸壳体，所述液压缸包括伸出活塞杆、上端盖导向套、液压缸套、活塞和下端盖螺母活塞杆，所述伸出活塞杆的上端穿过上端盖导向套与活塞固定连接，所述液压缸套安装在所述上端盖导向套的下端，并连接在上端盖导向套和位于液压缸整体底部的下端盖螺母活塞杆之间，所述活塞连接在所述伸出活塞杆的下端外壁和所述液压缸套内壁之间；所述电动缸壳体安装在所述液压缸和双向变转速伺服电机之间；所述双向变转速伺服电机包括电机上端盖、安装在电机上端盖上的上端轴承，电机转子、电机壳体、固定在电机壳体内的电机定子，电机下端盖和安装在电机下端盖上的下端轴承，所述电机上端盖安装在所述电动缸壳体的下端，所述电机转子通过上端轴承和下端轴承固定在电机定子内，所述电机上端盖与电机下端盖通过电机转子轴与电机壳体固定连接。

2.根据权利要求1所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，所述电动缸壳体内部布置有用于液压缸自由滑动的气孔。

3.根据权利要求1所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，所述电动缸壳体外部通过法兰连接与所述双向变转速伺服电机部分紧固连接在一起。

4.根据权利要求1所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，包括丝杆，所述丝杆与所述电机转子传动连接，并与电机转子轴同轴插入电动缸壳体中，且轴心布置有气孔。

5.根据权利要求4所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，液压缸整体底部的所述下端盖螺母活塞杆内部布置了滚珠螺母结构，用于与所述丝杆配合，以形成滚珠丝杠螺母副；所述丝杠可伸入下端盖螺母活塞杆的空心缝隙中，并配置为在电机转子的控制下，能够带动液压缸和滚珠螺母在电动缸壳体中运动。

6.根据权利要求1所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，所述伸出活塞杆为空心结构且其上布置有气孔。

7.根据权利要求1所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，所述液压缸还包括紧固螺母，所述活塞通过所述紧固螺母固定在所述伸出活塞杆上。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的液辅缓冲电动缸的控制方法，其特征在于，包括：

通过控制双向变转速伺服电机的转向和转速来控制丝杠的转向和转速从而控制液压缸在电动缸壳体中运动的位置和速度；

通过控制液压缸两个腔体内部的压力与流量来控制伸出活塞杆的位移、速度与推拉力；

通过控制双向变转速伺服电机的转向、转速以及控制液压缸腔体的压力、流量能够分别同时控制液压缸和伸出活塞杆的综合位移、速度与推拉力，从而使得电机驱动与液压驱动协同控制驱动。

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