CN1225603C - 液压增力电动缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压增力电动缸，包括一个驱动电机、减速器、丝杠、液压缸及蓄能器，液压缸由串联的同心工作缸及增压增速缸构成，增压增速活塞的活塞杆中空，丝杠穿在增压增速活塞的活塞杆内，增压增速活塞杆伸入工作缸内；工作缸内的活塞的活塞杆有内孔，增压增速活塞杆能够伸入工作缸活塞杆的内孔内并可在工作缸活塞杆的内孔内运动；工作缸的前腔体通过油路及阀组与增压增速缸的后腔体及蓄能器连通，工作缸的后腔体与增压增速缸的前腔体通过油路连通。这种液压增力电动缸由于采用整体设计，结构紧凑、工作稳定可靠，维护、使用方便，而且有着同尺寸电动缸数十倍的出力。由于有了液压做缓冲，大大地减小了到位时的冲击震动。

Description

液压增力电动缸

技术领域

本发明属于电气、机械、液压一体化传动技术领域，具体来说涉及的是一种增压缸，是一种利用帕斯卡液体增压原理使电动缸高于原有驱动力的数十倍的输出压力的装置。

背景技术

以前为达到增加压力或增加输出力的目的，一般采用气——液增力串联缸和液——液增力串联缸的方式，到目前为止已有多种气——液增压缸和液——液增压缸投入使用。其共同特点是：利用空压机和液压泵站提供的能源将低压油液增压到较高压力，以达到增加输出力，但其在应用时受到能源设备的局限和管路安装的烦琐限制，不但使其应用受到限制，而且输出压力也有一定的局限性，设备也比较大，噪音高。

发明内容

因此，针对现有的增压缸的上述缺点，本发明的目的在于提供一种液压增力电动缸，本发明提出的电机拖动丝杠直接驱动活塞利用油液增压的增力的新方案，无须具备液压系统或气源泵站，仅须电源供电即可直接达到增加输出力的目的。它集电气驱动和液压增力的优势于一体，安装简便，易于使用，成本低、噪音小。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：液压增力电动缸包括一个驱动电机、减速器、液压缸及蓄能器，丝杠与减速器的输出轴连接并通过减速器被驱动电机驱动，液压缸由串联的工作缸及增压增速缸构成，工作缸与增压增速缸同心安装，在增压增速缸内有增压增速活塞，增压增速活塞的活塞杆中空，丝杠通过增压增速活塞上的螺母穿在增压增速活塞的活塞杆内，增压增速活塞杆伸入工作缸内；工作缸内的活塞的活塞杆有内孔，增压增速活塞杆能够伸入工作缸活塞杆的内孔内并可在工作缸活塞杆的内孔内运动；工作缸的前腔体通过油路与增压增速缸的后腔体及蓄能器连通，工作缸的后腔体与增压增速缸的前腔体通过油路连通。驱动电机通过减速器驱动丝杠转动，丝杠使增压增速缸的活塞作向前或向后的直线运动，增压增速缸内的油液进入工作缸推动工作缸活塞往复直线运动，快进、快退行程时两个活塞同步运动，实现增速目的。工作缸前腔体内的油通过油路回到增压增速缸后腔体补充后腔体内的油，蓄能器补充由于工作缸活塞杆及丝杠的体积差造成的相差的油液。

所述的增压增速缸的活塞杆可以为一个圆管或椭圆管，还可为花键管，管前端通过一个螺栓堵死。

为了减少增压增速缸的活塞杆端面积，以获得更高的增压比，在所述的增压增速缸的活塞杆的前端的螺栓上可以打有一个通孔，相应的在丝杠前端安装密封环等密封元件，这样可获得70倍的输出压力。

所述的增压增速活塞杆上的螺母可以为一个滚珠丝杠螺母或梯形丝杠螺母，螺母通过螺钉被固定在活塞上。

所述的蓄能器可以安装固定在上述的液压增力电动缸的缸筒上。

所述的增压增速缸的缸筒可以由一个外缸筒及一个同心的套在外缸筒内的内缸筒组成，所述的蓄能器为位于上述的外缸筒及内缸筒之间的环隙内的充氮气的环形皮囊构成。

为了获得较高的输出压力，得到较大的增压倍数，还可以对本发明的液压增力电动缸作如下进一步的改进，在增压增速缸前腔体与工作缸后腔体的连通油路上安装有感应阀，增压增速缸前腔体通过油路及一个功能转换阀与增压增速缸的后腔体及工作缸的前腔体的连通油路相通，一个压力阀与上述的功能转换阀及感应阀连接。在增速快进阶段，增压增速缸内的油通过油路及感应阀进入工作缸后腔体内推动工作缸的活塞杆运动，快进行程时由于前后两个活塞大小相近或相同，工作缸活塞杆输出的力约为丝杠的驱动螺母的力，两者速度也基本相同或相近；当快进到工作位置时，由于工作负载变大，缸内的油液压力升高，在行程中任意位置，受到负载变化时油液压力增加，压力阀在感应压力作用下切换感应阀及功能转换阀，使增压增速缸前腔体与工作缸后腔体的油路切断，同时功能转换阀将工作缸前腔体、增压增速缸后腔体及增压增速缸前腔体油路导通，使增压增速缸前腔体内的油液回流至后腔体，工作缸进入增压阶段。由于工作缸活塞后腔体油液通道被闭死，增压增速活塞杆在丝杠的驱动下又不断向前进给，使得腔内闭死容积压力升高，当压力升高后，工作缸活塞杆增加输出力，克服了负载，使活塞继续向前进给，直到缸内压力达到用户根据工作需要设定的设定值或后活塞前进到行程终点。增力行程的大小取决于后活塞杆进入前腔体积多少，一般设计为8～15mm，也可根据用户需要特殊设计。

本发明的液压增力电动缸由于没有油泵、气泵的工作，使设备工作噪音大大降低，节省空载时能源的耗费，利于环保。同时又可根据工况需要，便于实现计算机数字化的位置控制和力控制，符合现代技术的发展方向。本发明的液压增力电动缸有如下特点：

1.本发明采用一个电机直接驱动丝杠活塞串联套筒式设计，再由活塞推动油液使其产生增力作用，来完成快进、快退行程和自动适应负载转换为油压增力行程。整个工作过程无须依靠外来的信号控制，负载自动感应转换集电气驱动和液压增力优势于一体，是本实用新型的独到创建。

2.由于采用电动机、丝杠直接驱动活塞，推动油液产生增力作用，无须用液压油源系统或气源泵站装置，使工作噪音大大降低，节省空载时能源的耗费、利于环保等优势。

3.由于采用丝杠与两活塞前后串联两层套筒式的液压增压结构，在一定的安装长度内可获得最大有效行程，节约安装空间，使整体结构更加紧凑。具有使用方便、工作稳定、可靠性高、易于操作维护等特点。

附图说明

图1为本发明的一种液压增力电动缸的实施方式结构图；

图2为本发明的液压增力电动缸另一种改进方式的结构图；

图3为图2所示的液压增力电动缸的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的液压增力电动缸作进一步说明，以助于理解本发明的内容。

实施例1

如图1所示，本实施例中的液压增力电动缸的缸体由一个工作缸筒13、增压增速缸筒、中间座11、前缸盖17及后座3组成，工作缸筒13与增压增速缸筒同心安装，通过前缸盖17、后座3及拉杆18把工作缸筒13和增压增速缸筒串联安装起来。增压增速缸筒由一个同心的内缸筒5和外缸筒8组合成。在内缸筒5及外缸筒8的环隙内有充氮气的气囊7构成的蓄能器6。工作缸内的工作缸活塞14的活塞杆15有内孔16，形成中空的套筒式活塞杆，活塞杆15穿过前缸盖17，活塞杆15与前缸盖17间有密封圈19密封。增压增速缸内的活塞25中心有梯形丝杠螺母26，螺母26通过螺钉被固定在增压增速缸活塞25上。增压增速缸活塞25的活塞杆9为一根圆管，通过螺母与活塞25连接固定，在活塞杆9端部通过一个螺栓29将活塞杆9端部密封住，形成套筒式活塞。增压增速缸的活塞杆9穿过中间座11后插在工作缸的活塞杆15的内孔16内并可在内孔16内作往复直线运动。中间座11上有油孔12将增压增速缸的前腔体24与工作缸的后腔体23连通起来，使增压增速缸前腔体24内的液压油可以进入工作缸后腔体23。工作缸的前腔体21通过接头20、油管22、油孔28与增压增速缸的后腔体27连通起来，蓄能器6通过油路与增压增速缸的后腔体27连通，以补充所需液压油。丝杠4穿在增压增速缸的螺母26及活塞杆9内，丝杠4前端安装有密封环10。电机1通过减速器2驱动丝杠4。

电机1通过减速器2驱动丝杠4使丝杠4转动，丝杠4通过活塞螺母26推动活塞25前进或后退。当驱动活塞25前进时，活塞25挤压增压增速缸前腔体24内的液压油通过中间座11上的油孔12进入工作缸后腔体23，推动工作缸活塞14向前移动，实现增速及增压目的。同时工作缸前腔体21内的液压油通过油管22进入增压增速缸的后腔体27内，补充由于活塞25前进造成的真空。由于丝杠4的直径小于工作缸的活塞杆15的直径，所以多余的液压油将进入蓄能器6。此方式增压比不高，但整个行程达到增加输出力的目的，既电动1驱动丝杠4进行两级力矩放大和一级液压放大。此工作方式由于利用蓄能器6可进行长时间保压，在保压时间内由于减速器2等具有自锁功能，电机1可断电，利用蓄能器6的作用实现保压，可节约大量的能源消耗。

实施例2

如图2所示，本实施例中的液压增力电动缸的缸体由一个工作缸筒13、增压增速缸筒32、中间座11、前缸盖17及后座3组成，工作缸筒13与增压增速缸筒32同心安装，通过前缸盖17、后座3及拉杆18把工作缸筒13和增压增速缸筒32串联安装起来。工作缸内的活塞14的活塞杆15有内孔，形成中空的活塞杆，活塞杆15穿过前缸盖17，活塞杆15与前缸盖17间有密封圈19密封。活塞14上有前压板36。增压增速缸内的活塞中心有滚珠丝杠螺母26，螺母26通过螺钉被固定在活塞上。增压增速活塞的活塞杆9有一个内孔，活塞杆9通过螺母41与活塞连接固定。增压增速缸的活塞杆9穿过中间座11后插在工作缸的活塞杆15的内孔内并可在内孔内作往复直线运动。中间座11上有油孔将增压增速缸的前腔体与工作缸的后腔体连通起来，使增压增速缸前腔体内的液压油可以进入工作缸后腔体，在油孔的油路上安装有感应阀34，以切换工作方式。中间座11上还有中压板40，工作缸的前腔体通过接头20、三通管38及功能转换阀39与增压增速缸的后腔体及前腔体连通起来，蓄能器6通过油路与增压增速缸的后腔体连通，蓄能器6通过蓄能器座31及33安装在缸体外面。丝杠4通过键48与减速器2的输出轴联接，丝杠4穿在增压增速缸的螺母26及活塞杆内，丝杠4前端安装有密封环10。电机1通过减速器2驱动丝杠4。

参考图3，所示本实施例中的液压增力电动缸的工作原理如下：电机1通过减速器2驱动丝杠4使丝杠4转动，丝杠4通过增压增速活塞螺母26将转矩放大并转化为对活塞的推动力，使活塞向前滑动，增压增速活塞前腔体内的液压油压入工作缸的后腔体内使工作缸活塞15向前运动，此阶段为增速阶段，当负载变化时油液压力增加，压力阀43在液压油压力作用下自动切换感应阀34及功能转换阀39的工作方式，使增压增速缸前腔体与工作缸后腔体的油路切断，同时功能转换阀39将工作缸前腔体、增压增速缸后腔体及增压增速缸前腔体油路导通，进入增压阶段。此时在丝杠4作用下增压增速缸的活塞杆9继续向工作缸的后腔体及工作缸活塞杆15内孔内插入，使得工作缸的后腔体内闭死容积压力升高，达到原有输出力数十倍至上百倍的力量。如果将增压增速活塞杆9的端部穿孔后，由于活塞杆9端面由一个圆面变为一个圆环，其向前运动阻力减少，增压比可以更高，可以获得更大的输出力。

在电机1反向转动时，丝杠4驱增压增速缸活塞向后运动，增压增速缸后腔体内的油液在活塞的挤压下通过反流回工作缸的前腔体，使工作缸活塞在油液的压力作用下向后运动。此时，感应阀已回位，工作缸后腔体内的油液通过感应阀流回到增压增速缸前腔体。该行程为快退行程，回退力与快进时输出力相同，速度也相同。

Claims (7)

1、一种液压增力电动缸，包括一个驱动电机、减速器、液压缸及蓄能器，其特征在于：一个丝杠与减速器的输出轴连接并通过减速器被驱动电机驱动；液压缸由串联的工作缸及增压增速缸构成，工作缸与增压增速缸同心安装，在增压增速缸内有增压增速活塞，增压增速活塞的活塞杆中空，丝杠通过增压增速活塞上的螺母穿在增压增速活塞的活塞杆内，增压增速活塞杆伸入工作缸内；工作缸内的活塞的活塞杆有内孔，增压增速活塞杆能够伸入工作缸活塞杆的内孔内并可在工作缸活塞杆的内孔内运动；工作缸的前腔体通过油路与增压增速缸的后腔体及蓄能器连通，工作缸的后腔体与增压增速缸的前腔体通过油路连通。

2、如权利要求1所述的液压增力电动缸，其特征在于：所述的增压增速缸的活塞杆为一个圆管或椭圆管、花键管，管前端通过一个螺栓堵死。

3、如权利要求2所述的液压增力电动缸，其特征在于：所述的管前端的螺栓上有通孔，丝杆的前端有密封元件，以提高增压比。

4、如权利要求1所述的液压增力电动缸，其特征在于：所述的增压增速活塞杆上的螺母为一个滚珠丝杠螺母或梯形丝杠螺母，螺母通过螺钉被固定在活塞上。

5、如权利要求1所述的液压增力电动缸，其特征在于：所述的蓄能器位于上述的液压增力电动缸的缸筒上。

6、如权利要求1所述的液压增力电动缸，其特征在于：所述的增压增速缸的缸筒由一个外缸筒及一个同心的套在外缸筒内的内缸筒组成，所述的蓄能器为位于上述的外缸筒及内缸筒之间的环隙内的充氮气的环形皮囊构成。

7、如权利要求1所述的液压增力电动缸，其特征在于：在所述的增压增速缸前腔体与工作缸后腔体的连通油路上安装有感应阀，增压增速缸前腔体通过油路及一个功能转换阀与增压增速缸的后腔体及工作缸的前腔体的连通油路相通，一个压力阀与上述的功能转换阀及感应阀连接。

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