CN202251171U - 串联油缸运动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种串联油缸运动控制装置，包括：油箱油泵模块；以顺向或交叉向供油及回油的换向供油模块，连接于油箱油泵模块，接收油箱油泵模块的供油；切换油路为顺向或交叉向的换向模块，连接换向供油模块，接收换向供油模块的供油；串联油缸，连接换向模块，接收换向模块的供油，串联油缸包括串联的第一油缸和第二油缸，本实用新型串联油缸运动控制装置，能够实现串联油缸的单独控制，适时补油，结构简单。

Description

串联油缸运动控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种油缸控制装置，特别是涉及一种串联油缸运动控制装置。

背景技术

在工程机械领域中，经常会将两个油缸串联起来使用，比如混凝土泵送机械中的主油缸，但在使用的过程中，由于系统中阀门或油缸的内泻等原因，会导致油缸串联腔体内的油量减少以及混入残留空气，如不采取措施，会使两个油缸行程不一致，随着使用时间的不断增长，最后可能导致油缸行程控制全部丧失，另外，传统的串联油缸在能够使油缸同步运动的前提下，无法实现一个油缸单独动作，另一个油缸锁死，故可实现的功能比较局限。

参考图1所示，为现有的油缸串联油路图，现有的这种油缸串联存在的问题是：(1)由于管路和油缸内存留的空气，导致油缸运动中发生抖动和爬行现象，无法真正实现油缸同步。(2)油缸工作较长一段时间后会出现一定程度的内泄，或管路检修时会有液压油从液压管路及油缸腔体内流出，造成串联油缸内油液体积逐渐减少，从而导致串联油缸运动行程逐渐减小。(3)容易造成与其相连接的机构运动出现不同步或平行移动等问题。

为保证能排除油缸中存留的空气使串联油缸运动平稳，平衡串联油缸由于内泄或管路液压油流失等原因而造成的动作不同步等问题，需要对串联油缸中的相互连通的有杆腔进行适当的补油，并通过一定的控制方式消除运动不同步误差。公知的补油装置包含液压泵、电磁换向阀、单向阀、油缸等。

为了解决现有技术中的问题，有专利技术公开了相关的技术方案，如申请号200510032309的技术方案就公开了一种串联油缸的阀补油方法及装置，一定程度上解决了补油的问题，但是该技术方案需设置较多的位置检测装置和控制器，结构比较复杂，并且其不能解决串联油缸的单独运动和残留气体排出等问题。

鉴于上述情况，本设计人借其多年相关领域的技术经验以及丰富的专业知识，不断研发改进，并经大量的实践验证，提出了本实用新型的串联油缸运动控制装置的技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种串联油缸运动控制装置，能够实现串联油缸的单独控制，适时补油，结构简单。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种串联油缸运动控制装置，包括：油箱油泵模块；以顺向或交叉向供油及回油的换向供油模块，连接于所述油箱油泵模块，接收所述油箱油泵模块的供油；切换油路为顺向或交叉向的换向模块，连接所述换向供油模块，接收所述换向供油模块的供油；串联油缸，连接所述换向模块，接收所述换向模块的供油，所述串联油缸包括串联的第一油缸和第二油缸。

上述的串联油缸运动控制装置，其中，所述串联油缸运动控制装置还包括补油逆止模块，连接于所述油箱油泵模块和所述串联油缸之间。

上述的串联油缸运动控制装置，其中，所述第一油缸和所述第二油缸相同。

上述的串联油缸运动控制装置，其中，所述油箱油泵模块包括油泵和油箱；

所述换向供油模块包括：

总进油口，连通于所述油泵；

总出油口，连通于所述油箱；

向外部供油或由外部回油的第一工作口和第二工作口；

所述换向模块包括：

进油口，连通于所述第一工作口；

出油口，所述出油口封死；

向外部供油或由外部回油的第三工作口和第四工作口；

所述串联的第一油缸和第二油缸的串联腔室连通于所述第四工作口，所述第一油缸的非串联腔室连通于所述第三工作口，所述第二油缸的非串联腔室连通于所述第二工作口。

上述的串联油缸运动控制装置，其中，所述补油逆止模块具有入口及出口，所述入口连通于所述油泵，所述出口连通于所述第一油缸的串联腔室。

上述的串联油缸运动控制装置，其中，所述补油逆止模块包括：方向控制阀，内部油路具有通路和断路两种状态，所述方向控制阀的进油口即为所述入口；单向阀，其进油端连通于所述方向控制阀的出油口，其出油端即为所述出口。

上述的串联油缸运动控制装置，其中，所述换向供油模块包括四通换向阀，其内部油路具有顺向和交叉向两种切换状态，所述四通换向阀进油口即为所述总进油口，所述四通换向阀的出油口即为所述总出油口，所述四通换向阀的两个工作口即为所述第一工作口和第二工作口。

上述的串联油缸运动控制装置，其中，所述换向模块为四通换向阀，其内部油路具有顺向和交叉向两种切换状态，所述四通换向阀的进油口即为所述换向模块进油口，所述四通换向阀的出油口即为所述换向模块出油口，为封死状态，所述四通换向阀的两个工作口即为所述换向模块第三工作口和第四工作口。

上述的串联油缸运动控制装置，其中，所述串联油缸运动控制装置还包括防止所述串联油缸中的油液随意回流的液控元件，所述液控元件设于所述换向供油模块和所述串联油缸之间。

上述的串联油缸运动控制装置，其中，所述液控元件为一双向液压锁，所述双向液压锁包括：第一进口，连通所述第一工作口；第二进口，连通所述第二工作口；第一出口，与所述第一进口相对，所述第一出口连通所述换向模块进油口；第二出口，与所述第二进口相对，所述第二出口连通所述第二油缸的非串联腔室。

上述的串联油缸运动控制装置，其中，所述液控元件包括：第一液控单向阀，包括第一进口，连通所述第一工作口；以及第一出口，连通所述换向模块进油口；第二液控单向阀，包括第二进口，连通所述第二工作口；以及第二出口，连通所述第二油缸的非串联腔室。

由上述可知，本实用新型的串联油缸运动控制装置具有下列优点及特点：

1、本实用新型的串联油缸运动控制装置利用换向阀的配合动作，在实现两串联油缸同步运动的前提下，还可实现串联油缸中一个油缸单独做伸缩动作，另一个油缸锁止，从而实现多功能化。

2、本实用新型的串联油缸运动控制装置能够实现实时的向串联油缸相互连通的串联腔室内补油，避免现有技术中因缺油而导致的各种问题，同时在油缸相同时还能保证油缸同步运动，无需现有技术有的位置检测装置和控制器等器件，结构简单可靠。

3、本实用新型的串联油缸运动控制装置能够排除油缸中存留的残余气体，使串联油缸运动平稳。

附图说明

图1为现有油缸串联油路图；

图2为本实用新型串联油缸运动控制装置结构示意图；

图3为本实用新型串联油缸运动控制装置实现油缸单独运动示意图；

图4为本实用新型串联油缸运动控制装置实现补油示意图；

图5为本实用新型串联油缸运动控制装置应用示意图。

主要元件标号说明：

1油箱油泵模块

11油泵

12油箱

13过载保护装置

2换向供油模块

21总进油口

22总出油口

23第一工作口

24第二工作口

3换向模块

31进油口

32出油口

33第三工作口

34第四工作口

41第一油缸

411串联腔室

412非串联腔室

42第二油缸

421串联腔室

422非串联腔室

5补油逆止模块

51入口

52出口

53方向控制阀

54单向阀

6液控元件

61第一进口

62第二进口

63第一出口

64第二出口

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，但其仅为优选实施例，并不用来限制本实用新型的实质范围。

请结合参考图2至图4，其中图2为本实用新型串联油缸运动控制装置结构示意图，如图所示，本实用新型的串联油缸运动控制装置主要包括：油箱油泵模块1，用于提供油源和回油，其包括油泵11和油箱12；换向供油模块2，具有总进油口21、总出油口22、第一工作口23和第二工作口24，其中总进油口21连通于油泵11，总出油口22连通于油箱12，第一工作口23和第二工作口24用于向外部供油或者由外部回油，整个换向供油模块2接收油箱油泵模块1的供油，主要用于以顺向或者交叉向向外部供油或者由外部回油；换向模块3，接收换向供油模块2的供油，并使油路在顺向和交叉向之间交换，其具有进油口31、出油口32、第三工作口33和第四工作口34，其中进油口31连通于第一工作口23，出油口32封死，同样，第三工作口33和第四工作口34用于向外部供油或者由外部回油；串联的第一油缸41和第二油缸42，接收换向模块3的供油并动作，两油缸分别具有两个腔室，其中串联在一起的腔室为串联腔室，而另一腔室为非串联腔室，两个油缸的串联腔室连通于第四工作口34，第一油缸41的非串联腔室连通于第三工作口33，第二油缸42的非串联腔室连通于第二工作口24；另外，还可包括一补油逆止模块5，连通于油箱油泵模块1，用于适时的向串联油缸中补油，并且可防止油缸中的油逆流回油箱油泵模块1，补油逆止模块5具有入口51和出口52，其中入口51连通于油箱油泵模块1中的油泵11，出口52连通于第一油缸41的串联腔室。

请继续参考图2至图4，其中图3为本实用新型串联油缸运动控制装置实现油缸单独运动示意图，图4为本实用新型串联油缸运动控制装置实现补油示意图，如图所示，油箱油泵模块1主要包括油泵11和油箱12，油箱12存储有油，油泵11从油箱12中泵取油并提供给外部，形成一个供油源，优选的，油箱油泵模块1还可包括一过载保护装置13，连接于油泵出口和油箱之间，用于提供过载保护，将过量的压力油返回到油箱中，关于油箱油泵模块1的细节结构已为比较常见的技术，在此不再赘述。

换向供油模块2接收油箱油泵模块1的供油，并以顺向或者交叉向向外部供油或者由外部回油，本实施例中，换向供油模块2包括一四通换向阀，其内部油路可在顺向和交叉向之间切换，该四通换向阀的进油口即为总进油口21，与油泵11出口连通；四通换向阀的出油口即为总出油口22，与油箱12连通；四通换向阀的两个工作口即为第一工作口23和第二工作口24，用于连接外部模块。进一步优选的，该四通换向阀可为电磁阀。

换向模块3接收换向供油模块2的供油，使油路在顺向和交叉向之间交换，再供往外部。换向模块3的出油口32封死。本实施例中，换向模块采用一个简单的四通换向阀，其内部油路可在顺向和交叉向之间切换，该四通换向阀的进油口即为进油口31，与第一工作口23连通；四通换向阀的出油口即为出油口32，为封死状态；四通换向阀的两个工作口即为第三工作口33和第四工作口34，用于连接外部模块。进一步优选的，该四通换向阀可为电磁阀。

串联的第一油缸41和第二油缸42接收换向模块的供油，在油压驱动下动作，并通过回油油路将油最终返回至油箱12之中，两串联油缸相同。两油缸的串联腔室411、421通过油路连通于第四工作口34，第一油缸的非串联腔室412连通于第三工作口33，第二油缸的非串联腔室422连通于第二工作口24。根据实际需要，两油缸的串联腔室可为有杆腔，相应的非串联腔室为无杆腔；或者串联腔室为无杆腔，非串联腔室为有杆腔；再或者串联腔室为第一油缸的有杆腔和第二油缸的无杆腔，非串联腔室为第一油缸的无杆腔和第二油缸的有杆腔，或者二者互换。串联腔室和非串联腔室为有杆腔或者无杆腔可根据实际需要而设计或调整，本实施例中，是串联腔室为两油缸的有杆腔这种情况。

补油逆止模块5一端连通油箱油泵模块1，确切的说是连通于油泵11的出口，另一端连通串联油缸，补油逆止模块5可使油路在通路和断路之间切换，以便适时的向串联油缸中补油，并且，补油逆止模块5具有逆止功能，可防止串联油缸中的油通过补油逆止模块5逆流回油箱12之中。本实施例中，补油逆止模块5包括一方向控制阀53及一单向阀54，方向控制阀53内部油路具有通路和断路两种状态，油路可在两种状态之间切换，方向控制阀53的进油口即为入口51，连通于油泵11出口，方向控制阀53的出油口连通于单向阀54进油端，单向阀54的出油端则为出口52，连通于串联油缸，本实施例中单向阀54的出油端具体为连通于第一油缸41的串联腔室411，单向阀54中油的只能由进油端流向出油端，反向则截止。进一步优选的，该方向控制阀53可为电磁阀。

值得提出的是，为了防止串联油缸由于外界触碰等其他因素而导致油缸的误运动，还可增设一液控元件6，以防止串联油缸中的油随意回流至油箱之中，使油缸产生运动，该液控元件6设于换向供油模块2和串联油缸之间。在本实施例中，该液控元件6为一双向液压锁，其包括有第一进口61、第二进口62，第一出口63和第二出口64，其中第一进口61和第一出口63相对、第二进口62和第二出口64相对，常态下，油只能由进口流向出口，反向则截止，但是在外部控制下，反向也可导通，在本实施例中，第一进口61和第一工作口23连通，第二进口62和第二工作口24连通，第一出口63连通于进油口31，第二出口64则直接连通于第二油缸42的非串联腔室422，本实施例中为无杆腔。

在另一实施例中，上述的双向液压锁也可替换为两个单独的液控单向阀，第一液控单向阀和第二液控单向阀，其分别对应具有上述的第一进口61和第一出口63、第二进口62和第二出口64，各个口的连接方式与上述实施例相同，而液控单向阀的功能特点与双向液压锁也十分相似，即常态下，油只能由进口流向出口，反向则截止，但是在外部控制下，反向也可导通，只不过两个液控单向阀是分设于两个单独的油路。

下面请结合图2至图4来参考图5，其中图5为本实用新型串联油缸运动控制装置应用示意图，结合参考上述各图来说明本实用新型串联油缸运动控制装置的简单应用，如图所示，按照上述将控制装置的各个模块组装完毕，当要同步驱动两个串联油缸时，换向供油模块2的交差向油路触发，油泵11提供的压力油流向为总进油口21到第二工作口24，到第二进口62，再到第二出口64，进而进入到第二油缸42的非串联腔室422(无杆腔)，推动第二油缸42的活塞运动，换向模块3油路为顺向状态，从第二油缸42的串联腔室421排出的油无法走向第四工作口34至出油口32的方向，因为出油口32被封死，从第二油缸42的串联腔室421排出的油只能进入第一油缸41的串联腔室411，推动第一油缸41的活塞运动，由于两个油缸相同，所以第一油缸41和第二油缸42活塞运动的距离将相等，即实现同步运动，而从第一油缸41的非串联腔室412排出的油将由第三工作口33到进油口31，之后到第一出口63至第一进口61，最后经第一工作口23和总出油口22而回到油箱内。

上述过程中，第一油缸41的非串联腔室412内的空气可同时排出，若当第二油缸42的活塞运动到极限位置时(图示中的活塞杆完全伸出)，而第一油缸41的活塞还没有运动到极限位置(图示中的活塞杆完全回缩)，这是由于油泄露等原因而造成的两油缸运动不同步，此时就需要触发补油逆止模块5来对油缸进行补油，方向控制阀53触发连通油路，从油泵11提供的油经方向控制阀53和单向阀54而进入到第一油缸41的串联腔室411，为其补油，推动其活塞继续运动到极限位置，实现与第二油缸42的同步，完成按需补油操作，同时进一步排除第一油缸41非串联腔室412内的空气。而由于单向阀54的作用，油不会从串联油缸向补油逆止模块5逆行流向。

同理，当需要第一油缸41和第二油缸42的反向运动时，只需要控制调整换向供油模块2和换向模块3的油路方向即可，例如，将换向供油模块2由交叉向油路状态变换为顺向油路状态。本领域的技术人员可根据上述实施例轻易推导出调整方案，具体在此不再赘述。

当需要一个油缸单独动作而另一个油缸锁止时，换向供油模块2触发为交叉油路供油状态，油泵11提供的压力油流向为总进油口21到第二工作口24，到第二进口62，再到第二出口64，进而进入到第二油缸42的非串联腔室422(无杆腔)，推动第二油缸42的活塞运动；此时换向模块3油路触发为交叉向状态，第三工作口33与出油口32相连，而由于出油口32封死，所以第一油缸41的非串联腔室412的油液无法流动，使得第一油缸41的活塞无法运动，即第一油缸41锁止，而从第二油缸42的串联腔室421排出的油液将通过第四工作口34到进油口31，在到第一出口63至第一进口61，最后经第一工作口23和总出油口22流回到油箱12。在此过程中，补油逆止模块5的油路触发在断路状态，无补油动作。这样就实现了第二油缸42的单独动作(活塞杆伸出)。

而当需要第二油缸42作单独的反向动作时，只需将换向供油模块2触发为顺向油路供油状态即可，具体的油路动态本领域技术人员可根据上述轻易推出，在此不再赘述。

在第二油缸42单独运动的同时，其内部的残留空气将同时被排除。

结合图4中的应用，当两个油缸同步运动时，两个摆臂将同时运动，而当一个油缸锁止、另一个油缸单独运动时，可实现一个摆臂固定，另一个摆臂运动，从而使机构具有更加多样化的运动方式和功能。

最后值得提出的是，本实用新型的技术方案虽多数情况下用于两个串联油缸相同的情况，但并不局限于此，本领域的技术人员应了很容易的想到，当两串联油缸不同时，虽然不能实现两油缸的完全同步运动，但仍可控制两油缸同时运动，以及控制一个油缸锁止、另一个油缸单独运动，两油缸的运动行程可通过具体参量的计算而确定，从而实现精确控制。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (11)

1.一种串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述串联油缸运动控制装置包括：

油箱油泵模块；

以顺向或交叉向供油及回油的换向供油模块，连接于所述油箱油泵模块，接收所述油箱油泵模块的供油；

切换油路为顺向或交叉向的换向模块，连接所述换向供油模块，接收所述换向供油模块的供油；

串联油缸，连接所述换向模块，接收所述换向模块的供油，所述串联油缸包括串联的第一油缸和第二油缸。

2.根据权利要求1所述的串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述串联油缸运动控制装置还包括补油逆止模块，连接于所述油箱油泵模块和所述串联油缸之间。

3.根据权利要求1或2所述的串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述第一油缸和所述第二油缸相同。

4.根据权利要求1或2所述的串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述油箱油泵模块包括油泵和油箱；

所述换向供油模块包括：

总进油口，连通于所述油泵；

总出油口，连通于所述油箱；

向外部供油或由外部回油的第一工作口和第二工作口；

所述换向模块包括：

进油口，连通于所述第一工作口；

出油口，所述出油口封死；

向外部供油或由外部回油的第三工作口和第四工作口；

所述串联的第一油缸和第二油缸的串联腔室连通于所述第四工作口，所述第一油缸的非串联腔室连通于所述第三工作口，所述第二油缸的非串联腔室连通于所述第二工作口。

5.根据权利要求4所述的串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述补油逆止模块具有入口及出口，所述入口连通于所述油泵，所述出口连通于所述第一油缸的串联腔室。

6.根据权利要求5所述的串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述补油逆止模块包括：

方向控制阀，内部油路具有通路和断路两种状态，所述方向控制阀的进油口即为所述入口；

单向阀，其进油端连通于所述方向控制阀的出油口，其出油端即为所述出口。

7.根据权利要求4所述的串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述换向供油模块包括四通换向阀，其内部油路具有顺向和交叉向两种切换状态，所述四通换向阀进油口即为所述总进油口，所述四通换向阀的出油口即为所述总出油口，所述四通换向阀的两个工作口即为所述第一工作口和第二工作口。

8.根据权利要求4所述的串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述换向模块为四通换向阀，其内部油路具有顺向和交叉向两种切换状态，所述四通换向阀的进油口即为所述换向模块进油口，所述四通换向阀的出油口即为所述换向模块出油口，为封死状态，所述四通换向阀的两个工作口即为所述换向模块第三工作口和第四工作口。

9.根据权利要求4所述的串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述串联油缸运动控制装置还包括防止所述串联油缸中的油液随意回流的液控元件，所述液控元件设于所述换向供油模块和所述串联油缸之间。

10.根据权利要求9所述的串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述液控元件为一双向液压锁，所述双向液压锁包括：

第一进口，连通所述第一工作口；

第二进口，连通所述第二工作口；

第一出口，与所述第一进口相对，所述第一出口连通所述换向模块进油口；

第二出口，与所述第二进口相对，所述第二出口连通所述第二油缸的非串联腔室。

11.根据权利要求9所述的串联油缸运动控制装置，其特征在于，所述液控元件包括：

第一液控单向阀，包括第一进口，连通所述第一工作口；以及第一出口，连通所述换向模块进油口；

第二液控单向阀，包括第二进口，连通所述第二工作口；以及第二出口，连通所述第二油缸的非串联腔室。

Images