CN116989025A - 液压推进器 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压元件技术领域，具体为液压推进器，包括数字油缸，数字油缸一端设置有控制阀，数字油缸和控制阀之间通过油管连通。本发明阀芯的油槽采用倾斜设计，使阀芯和阀套的活动连接处可以采用密封圈密封分离油腔，降低了后期维护成本；通过控制阀芯的油槽旋转配合阀套上的油孔，就能自由切换本装置的油路，以精准灵活的控制数字油缸；解决了需要阀芯旋转配合直线运动才能切换油路的问题，取消了其中一套丝杆，减小丝杆自身公差造成的精度问题，同时让装配与维护工作变得更加简单，提升控制精度。

Description

液压推进器

技术领域

本发明属于液压元件技术领域，具体为液压推进器。

背景技术

液压推进器是一种通过液压为动力控制活塞杆运动的液压元件。液压元件是工业上应用非常广泛的装置，特别是在直线运动领域，因其具有重载、平顺、耐冲击、可靠等性能更是深受欢迎。而随着科学技术的飞速发展，自动化、数字化成为一股主流，数字油缸作为这种液压元件也受到越来越多的应用。

数字油缸技术是近些年随着信息化技术的发展和智能制造的兴起而被提出的，它巧妙地结构设计使得缸、阀、反馈和控制有机的结合在一起，形成了完全数字化的运动特性，不仅其构成将原本的液压系统工程简化成为一个元件，更让设计、调试、使用和维护大大简化。它通过一套机械内反馈装置，降低了使用环境的影响，实现了小功率电机对大负载液压缸的行程进行精准稳定地控制，大幅度降低了高性能运动控制系统的应用门槛和成本。

所以数字油缸是液压推进器的技术核心，目前，应用最广的数字油缸技术有两种：一种是将传统电磁控制阀的驱动单元由电磁改为电机，阀芯一端与伺服电机相联，另一端通过丝杆与数字油缸的机械反馈装置滚珠丝杆相联直接控制。另一种是在数字油缸的控制阀中增加阀套，使阀芯阀套之间制作成径向可旋转的多个油腔，阀套与数字油缸中的丝杆相联，阀芯与电机相联。

第一种液压推进器的控制油路需要阀芯旋转配合直线运动才能完成切换动作，该装置由于采用了两组丝杆联结，且丝杆与丝杆之间还需要有一定的空间配合要求，配合不好会造成数字油缸无法正常使用或阀损坏，因此它的装配难度比较大，控制精度差。第二种液压推进器的控制油路仅需要阀芯旋转就能完成切换，但由于油路中的油腔是径向排列的，它的油腔分离密封件不能直接使用密封圈，而是需要定制特殊形状的密封件或者采用油膜密封，使用限制很多，长时间使用维护成本高。

发明内容

本发明提供液压推进器，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：液压推进器，包括数字油缸，所述数字油缸一端设置有控制阀，所述数字油缸和控制阀之间通过油管连通，所述控制阀包括阀体，所述阀体一端设置有后端盖，另一端设置有前端盖，所述阀体内转动安装有阀套，所述阀套内转动安装有阀芯，所述阀体通过后端盖与电机连接，所述阀体通过前端盖与数字油缸连接，所述电机的输出端伸入阀体内与阀芯连接，所述阀套的侧壁上依次间隔设置有圆环槽，各圆环槽内同一位置处贯穿设置有油孔，所述阀体侧壁上设置有与各圆环槽对应的油口，所述阀芯的侧壁上依次设置有与各油孔适配的油槽，各油槽倾斜设置，所述阀套的侧壁上间隔设置有与阀体内壁适配的密封圈，所述阀芯的侧壁上间隔设置有与阀套内壁适配的密封圈，所述数字油缸包括缸体，所述缸体一端设置有前缸盖，所述缸体内远离前缸盖的一端设置有后缸盖，所述缸体内活动安装有活塞杆，所述活塞杆内设置有丝杆，所述活塞杆靠近控制阀的一端设置有与缸体内壁适配的活塞，所述活塞内设置有与丝杆适配的丝杆螺母，所述阀套远离电机的一端与丝杆连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过数字油缸、控制阀、阀体、阀套、阀芯等结构的配合作用，使本装置的阀芯的油槽采用倾斜设计，使阀芯和阀套的活动连接处可以采用密封圈密封分离油腔，降低了后期维护成本；通过控制阀芯的油槽旋转配合阀套上的油孔，就能自由切换本装置的油路，以精准灵活的控制数字油缸；解决了需要阀芯旋转配合直线运动才能切换油路的问题，取消了其中一套丝杆，减小丝杆自身公差造成的精度问题，同时让装配与维护工作变得更加简单，提升控制精度。

作为上述方案的进一步改进，所述圆环槽包括：第一圆环槽、第二圆环槽、第三圆环槽、第四圆环槽、第五圆环槽，各圆环槽之间相互平行且大小相同。

上述改进的技术效果为：通过第一圆环槽、第二圆环槽、第三圆环槽、第四圆环槽、第五圆环槽的设置，使本装置阀套上的各个圆环槽能够方便加工，同时使液压油在装置的圆环槽内的流动更加顺畅。

作为上述方案的进一步改进，所述油孔包括：第一油孔、第二油孔、第三油孔、第四油孔、第五油孔，各油孔大小相同。

上述改进的技术效果为：通过第一油孔、第二油孔、第三油孔、第四油孔、第五油孔的设置，使本装置阀套上的各个油孔能够方便加工，同时使液压油在装置的油孔内的流动更加顺畅。

作为上述方案的进一步改进，所述阀体外壁的一侧设置有与第一圆环槽和第五圆环槽连通的排油口，所述阀体外壁的另一侧设置有与第三圆环槽连通的进油口，所述阀体外壁上端间隔设置有与第二圆环槽连通的后连接油口以及与第四圆环槽连通的前连接油口。

上述改进的技术效果为：通过进油口、排油口、后连接油口、前连接油口的设置，使本装置的控制阀能够进一步方便连接油泵，同时也方便了控制阀的油路与数字油缸相配合。

作为上述方案的进一步改进，所述油槽包括：第一油槽、第二油槽、第三油槽、第四油槽。

上述改进的技术效果为：通过第一油槽、第二油槽、第三油槽、第四油槽的设置，使本装置阀芯上的油槽在旋转过程中能够进一步的方便适配阀套上的油孔进行油路切换，进一步的提高本装置的控制精准度。

作为上述方案的进一步改进，所述电机的输出端与阀芯之间通过十字联轴器传动连接，所述阀套远离电机的一端通过十字联轴器与丝杆传动连接。

上述改进的技术效果为：通过十字联轴器的设置，使本装置的阀芯与阀套可以有一定的径向运动而不影响本装置的控制运行过程，降低了零件的加工难度，让装配与维护工作变得更加简单，同时降低了制造成本。

作为上述方案的进一步改进，所述阀芯靠近电机的一侧内部与电机的输出端的端面之间设置有限位弹簧。

上述改进的技术效果为：通过限位弹簧的设置，使本装置可以限制阀芯与阀套轴向的移动，同时让阀芯与阀套之间能相对灵活旋转，进一步的提高了本装置的控制进度。

作为上述方案的进一步改进，所述后缸盖一端设置有轴承座，所述丝杆一端伸出后缸盖穿过轴承座，所述轴承座内间隔设置有与丝杆侧壁适配的轴承，所述丝杆穿出轴承座部分的侧壁上设置有锁紧螺母。

上述改进的技术效果为：通过轴承座、轴承、锁紧螺母的设置，使本装置的丝杆以及活塞杆在液压缸内的运行设置限位，保证了丝杆在数字油缸内旋转的可靠性，使数字油缸的运行更加平稳。

作为上述方案的进一步改进，所述缸体靠近阀体的一端设置有与前端盖适配的连接头，所述连接头内设置有与丝杆适配的旋转编码器。

上述改进的技术效果为：通过连接头、旋转编码器的设置，使本装置数字油缸与控制阀之间的连接更加牢固稳定，并且能够实时检测丝杆以及阀套的转动位置情况，方便控制阀进行油路控制。

附图说明

图1为本发明的三维结构示意图。

图2为本发明的三维剖视结构示意图。

图3为本发明控制阀部分的三维结构示意图。

图4为本发明数字油缸的正视剖视结构示意图。

图5为本发明数字油缸与控制阀连接处的三维剖视结构示意图。

图6为本发明阀体的三维结构示意图。

图7为本发明阀套的三维结构示意图。

图8为本发明阀芯的三维结构示意图。

图9为本发明驱动活塞杆推进时的阀体部分的剖视结构示意图。

图10为本发明驱动活塞杆缩回时的阀体部分的剖视结构示意图。

图11为本发明活塞杆停止状态时的阀体部分剖视结构示意图。

图中：1、电机；2、后端盖；3、控制阀；30、阀体；31、进油口；32、排油口；33、后连接油口；34、前连接油口；4、阀套；41、第一油孔；42、第二油孔；43、第三油孔；44、第四油孔；45、第五油孔；411、第一圆环槽；421、第二圆环槽；431、第三圆环槽；441、第四圆环槽；451、第五圆环槽；5、阀芯；51、第一油槽；52、第二油槽；53、第三油槽；54、第四油槽；6、前端盖；7、油管；8、限位弹簧；9、数字油缸；901、活塞杆；902、缸体；903、前缸盖；904、活塞；905、后缸盖；906、轴承座；907、丝杆；908、丝杆螺母；909、轴承；910、锁紧螺母；911、旋转编码器；912、连接头。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解技术方案，下面结合实施例对技术方案进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利的保护范围有任何的限制作用。

实施例1：

如图1-2所示，本实施例的具体结构为：液压推进器，包括数字油缸9，数字油缸9一端设置有控制阀3，数字油缸9和控制阀3之间通过油管7连通，控制阀3包括阀体30，所述阀体30一端设置有后端盖2，另一端设置有前端盖6，阀体30内转动安装有阀套4，阀套4内转动安装有阀芯5，阀体30通过后端盖2与电机1连接，阀体30通过前端盖6与数字油缸9连接，电机1的输出端伸入阀体30内与阀芯5连接，阀套4的侧壁上依次间隔设置有圆环槽，各圆环槽内同一位置处贯穿设置有油孔，阀体30侧壁上设置有与各圆环槽对应的油口，阀芯5的侧壁上依次设置有与各油孔适配的油槽，各油槽倾斜设置，阀套4的侧壁上间隔设置有与阀体30内壁适配的密封圈，阀芯5的侧壁上间隔设置有与阀套4内壁适配的密封圈，数字油缸9包括缸体902，缸体902一端设置有前缸盖903，缸体902内远离前缸盖903的一端设置有后缸盖905，缸体902内活动安装有活塞杆901，活塞杆901内设置有丝杆907，活塞杆901靠近控制阀3的一端设置有与缸体902内壁适配的活塞904，活塞904内设置有与丝杆907适配的丝杆螺母908，阀套4远离电机1的一端与丝杆907连接。圆环槽包括：第一圆环槽411、第二圆环槽421、第三圆环槽431、第四圆环槽441、第五圆环槽451，各圆环槽之间相互平行且大小相同。油孔包括：第一油孔41、第二油孔42、第三油孔43、第四油孔44、第五油孔45，各油孔大小相同。阀体30外壁的一侧设置有与第一圆环槽411和第五圆环槽451连通的排油口32，阀体30外壁的另一侧设置有与第三圆环槽431连通的进油口31，阀体30外壁上端间隔设置有与第二圆环槽421连通的后连接油口33以及与第四圆环槽441连通的前连接油口34。油槽包括：第一油槽51、第二油槽52、第三油槽53、第四油槽54。

具体工作原理：使用本装置时，先将本装置控制阀3的阀体30和油泵连接起来，即将进油口31、排油口32与油泵连接，油泵的液压油从进油口31进入，从排油口32抽回，将后连接油口33、前连接油口34分别与数字油缸9连接，后连接油口33和前连接油口34的进出油会控制数字油缸9的活塞杆901伸出或缩回，将电机1通电。此时，本装置的控制阀3的各油路为：进油口31接通第三圆环槽431以及第三圆环槽431内的第三油孔43；排油口32接通第一圆环槽411、第五圆环槽451以及第一圆环槽411内的第一油孔41、第五圆环槽451内的第五油孔45；后连接油口33接通第二圆环槽421以及第二圆环槽421内的第二油孔42；前连接油口34接通第四圆环槽441以及第四圆环槽441内的第四油孔44。上述过程完成后，阀体30内的阀套4与数字油缸9内的丝杆907连接，丝杆907通过丝杆螺母908与活塞904之间传动连接，即活塞904的前后移动会带动丝杆907转动，同时活塞904的前后移动会带动与之连接的活塞杆901伸出或缩回，电机1的输出端则控制阀套4内阀芯5的旋转。

当需要驱动本装置活塞杆901推进时，通过电机1控制控制阀3内的阀芯5旋转直到将阀芯5上的第二油槽52连通第一油孔41和第二油孔42，第三油槽53连通第三油孔43和第四油孔44，第一油槽51不连通任何油孔而第四油槽54连通第五油孔45；控制油路切换为：进油口31进油从前连接油口34出油，进入到数字油缸9内，驱动活塞杆901推进；后连接油口33回油，即数字油缸9内的油随活塞杆901的移动而挤出，从排油口32抽回油泵，形成控制阀3正向控制数字油缸9推进的油路。

当需要驱动本装置活塞杆901缩回时，通过电机1控制控制阀3内的阀芯5旋转直到将阀芯5上的第二油槽52连通第二油孔42和第三油孔43，第三油槽53连通第四油孔44和第五油孔45，第四油槽54不连通任何油孔而第一油槽51连通第一油孔41；控制油路切换为：进油口31进油从后连接油口33出油，进入到数字油缸9内，驱动活塞杆901缩回；前连接油口34回油从排油口32抽回油泵，完成控制阀3逆向控制数字油缸9缩回的油路。

当需要本装置数字油缸9的活塞杆901停止时，通过电机1控制控制阀3内的阀芯5旋转直到将阀芯5上的第一油槽51连通第一油孔41，第二油槽52连通第二油孔42，第三油槽53连通第四油孔44，第四油槽54连通第五油孔45，而阀套4上的第三油孔43被第二油槽52和第三油槽53之间的部分堵住，即第三油孔43不连通任何油槽；控制油路切换为：进油口31由于第三油孔43被堵而无法进油被关闭，所以排油口32、后连接油口33、前连接油口34都被关闭，油路切断，数字油缸9无法进油或出油，完成控制阀3控制数字油缸9停止运动的油路。

综上，本控制阀的阀芯5的油槽采用倾斜设计，使阀芯5和阀套4的活动连接处可以采用密封圈密封分离油腔，降低了后期维护成本；通过控制阀芯5的油槽旋转配合阀套4上的油孔，就能自由切换本装置的油路，以精准灵活的控制数字油缸9；解决了需要阀芯5旋转配合直线运动才能切换油路的问题，取消了其中一套丝杆，减小丝杆自身公差造成的精度问题，同时让装配与维护工作变得更加简单，提升控制精度。

实施例2：

如图3-5所示，作为实施例1的优选方式，电机1的输出端与阀芯5之间通过十字联轴器传动连接，阀套4远离电机1的一端通过十字联轴器与丝杆907传动连接。通过十字联轴器的设置，使本装置的阀芯5与阀套4可以有一定的径向运动而不影响本装置的运行过程，降低了零件的加工难度，让装配与维护工作变得更加简单，同时降低了制造成本。

实施例3：

如图3所示，作为实施例1的优选方式，阀芯5靠近电机1的一侧内部与电机1的输出端的端面之间设置有限位弹簧8。通过限位弹簧8的设置，使本装置可以限制阀芯5与阀套4轴向的移动，同时让阀芯5与阀套4之间能相对灵活旋转，进一步的提高了本装置的控制进度。

实施例4：

如图4、图5所示，作为实施例1的优选方式，后缸盖905一端设置有轴承座906，丝杆907一端伸出后缸盖905穿过轴承座906，轴承座906内间隔设置有与丝杆907侧壁适配的轴承909，丝杆907穿出轴承座906部分的侧壁上设置有锁紧螺母910。通过轴承座906、轴承909、锁紧螺母910的设置，使本装置的丝杆907以及活塞杆901在液压缸内的运行设置限位，保证了丝杆907在数字油缸9内旋转的可靠性，使数字油缸9的运行更加平稳。

实施例5：

如图4、图5所示，作为上述实施例的优选方式，缸体902靠近控制阀3的一端设置有与前端盖6适配的连接头912，连接头912内设置有与丝杆907适配的旋转编码器911。通过连接头912、旋转编码器911的设置，使本装置数字油缸9与控制阀3之间的连接更加牢固稳定，并且能够实时检测丝杆907以及阀套4的转动位置情况，方便控制阀3进行油路控制。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本文中应用了具体个例对本专利技术方案的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本专利的方法及其核心思想。以上仅是本专利的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本专利的保护范围。

Claims (9)

1.液压推进器，包括数字油缸(9)，所述数字油缸(9)一端设置有控制阀(3)，所述数字油缸(9)和控制阀(3)之间通过油管(7)连通，所述控制阀(3)一端设置有后端盖(2)，另一端设置有前端盖(6)，其特征在于，所述控制阀(3)包括阀体(30)，所述阀体(30)内转动安装有阀套(4)，所述阀套(4)内转动安装有阀芯(5)，所述阀体(30)通过后端盖(2)与电机(1)连接，所述阀体(30)通过前端盖(6)与数字油缸(9)连接，所述电机(1)的输出端伸入阀体(30)内与阀芯(5)连接，所述阀套(4)的侧壁上依次间隔设置有圆环槽，各圆环槽内同一位置处贯穿设置有油孔，所述阀体(30)侧壁上设置有与各圆环槽对应的油口，所述阀芯(5)的侧壁上依次设置有与各油孔适配的油槽，各油槽倾斜设置，所述阀套(4)的侧壁上间隔设置有与阀体(30)内壁适配的密封圈，所述阀芯(5)的侧壁上间隔设置有与阀套(4)内壁适配的密封圈，所述数字油缸(9)包括缸体(902)，所述缸体(902)一端设置有前缸盖(903)，所述缸体(902)内远离前缸盖(903)的一端设置有后缸盖(905)，所述缸体(902)内活动安装有与缸体(902)内壁适配的活塞杆(901)，所述活塞杆(901)内设置有丝杆(907)，所述活塞杆(901)靠近控制阀(3)的一端设置有活塞(904)，所述活塞(904)内设置有与丝杆(907)适配的丝杆螺母(908)，所述阀套(4)远离电机(1)的一端与丝杆(907)连接。

2.根据权利要求1所述的液压推进器，其特征在于，所述圆环槽包括：第一圆环槽(411)、第二圆环槽(421)、第三圆环槽(431)、第四圆环槽(441)、第五圆环槽(451)，各圆环槽之间相互平行且大小相同。

3.根据权利要求2所述的液压推进器，其特征在于，所述油孔包括：第一油孔(41)、第二油孔(42)、第三油孔(43)、第四油孔(44)、第五油孔(45)，各油孔大小相同。

4.根据权利要求3所述的液压推进器，其特征在于，所述阀体(30)外壁的一侧设置有与第一圆环槽(411)和第五圆环槽(451)连通的排油口(32)，所述阀体(30)外壁的另一侧设置有与第三圆环槽(431)连通的进油口(31)，所述阀体(30)外壁上端间隔设置有与第二圆环槽(421)连通的后连接油口(33)以及与第四圆环槽(441)连通的前连接油口(34)。

5.根据权利要求4所述的液压推进器，其特征在于，所述油槽包括：第一油槽(51)、第二油槽(52)、第三油槽(53)、第四油槽(54)。

6.根据权利要求5所述的液压推进器，其特征在于，所述电机(1)的输出端与阀芯(5)之间通过十字联轴器传动连接，所述阀套(4)远离电机(1)的一端通过十字联轴器与丝杆(907)传动连接。

7.根据权利要求6所述的液压推进器，其特征在于，所述阀芯(5)靠近电机(1)的一侧内部与电机(1)的输出端的端面之间设置有限位弹簧(8)。

8.根据权利要求1所述的液压推进器，其特征在于，所述后缸盖(905)一端设置有轴承座(906)，所述丝杆(907)一端伸出后缸盖(905)穿过轴承座(906)，所述轴承座(906)内间隔设置有与丝杆(907)侧壁适配的轴承(909)，所述丝杆(907)穿出轴承座(906)部分的侧壁上设置有锁紧螺母(910)。

9.根据权利要求8所述的液压推进器，其特征在于，所述缸体(902)靠近控制阀(3)的一端设置有与前端盖(6)适配的连接头(912)，所述连接头(912)内设置有与丝杆(907)适配的旋转编码器(911)。