CN209012167U - 一种液压油缸运动状态控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压油缸运动状态控制系统，属于液压技术领域，包括旋转分配阀、作为驱动控制的伺服电机、滑动联轴器、反馈传动机构、液压油缸；旋转分配阀包括旋转控制阀芯和控制螺母；伺服电机驱动轴与控制螺母一端连接，控制螺母另一端与旋转控制阀芯连接，旋转控制阀芯另一端通过滑动联轴器、反馈传动机构与液压油缸输出端连接，形成机械反馈链。本实用新型通过伺服电机带动旋转分配阀动作，进而驱动液压油缸的输出端运动，同时液压油缸输出端经反馈机构、滑动联轴器控制旋转分配阀使其反向动作，组成机械反馈链，实现对液压油缸运动状态自动控制、手动操作的目的。

Description

一种液压油缸运动状态控制系统

技术领域

本实用新型涉及液压技术领域，尤其涉及一种对液压油缸运动状态进行控制的液压系统。

背景技术

目前，常规液压油缸的液压控制系统主要是通过伺服阀系统控制液压油流量，对液压油缸的运动状态进行控制。

常规液压油缸的液压控制系统液压元件多，结构复杂，有多种液压阀、伺服阀等，对油质清洁度的要求高，导致出现故障的几率增大，同时检修、维护工作也比较困难。并且在常规液压油缸的液压控制系统中，当需要液压油缸保持在某位置时，如果失电，可能导致液压油缸的位置发生变化，且该变化的方向和幅度是不确定的。另外，在常规液压油缸的液压控制系统中，如果需要进行手动操作，需要另外增加手动系统，使整个系统更加复杂，故障率更高，且伺服阀系统以及手动操作系统的检修、维护也比较复杂和繁琐。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液压油缸运动状态控制系统，可以有效地解决常规液压油缸控制系统结构复杂、失电后液压油缸位置不稳定、维护繁复等问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供一种液压油缸运动状态控制系统，包括旋转分配阀、伺服电机、滑动联轴器、反馈传动机构及液压油缸；所述旋转分配阀包括旋转控制阀芯和控制螺母；

本系统各部分连接关系包括：伺服电机驱动轴与控制螺母一端连接，控制螺母另一端与旋转控制阀芯连接，旋转控制阀芯另一端通过滑动联轴器与反馈传动机构齿轮连接，反馈传动机构齿条与液压油缸输出端连接，形成机械反馈链；所述旋转分配阀配置有两个输出油口，分别连接液压油缸的两个液压油口以形成液压回路驱动液压油缸输出端直线运动。

进一步地，本系统各部分连接关系可替换为：

伺服电机驱动轴通过滑动联轴器与旋转控制阀芯一端连接，旋转控制阀芯另一端通过自锁螺旋副结构与控制螺母一端连接，控制螺母另一端与反馈传动机构齿轮连接，反馈传动机构齿条与液压油缸输出端连接，形成机械反馈链。

具体地，所述旋转控制阀芯通过可自锁螺旋副结构与控制螺母连接，通过自锁功能实现位置锁定。

具体地，所述液压油缸输出端位移与伺服电机输出轴旋转角度按一定比例对应。

具体地，所述滑动联轴器加长了其传动部件，可以允许所连接的轴在一定范围内进行轴向移动，且不影响旋转运动的传递。

具体地，所述反馈传动机构包括齿轮和齿条，齿轮的旋转方向与伺服电机驱动轴的旋转方向一致，反馈传动机构将液压油缸的直线运动转换为旋转运动通过滑动联轴器进而控制旋转控制阀芯的运动。

具体地，反馈传动机构也可采用滚珠丝杆结构以达到将液压油缸的直线运动转换为旋转运动通过滑动联轴器进而控制旋转控制阀芯运动的目的。

具体地，本系统还包括用于位置检测的旋转编码器，旋转编码器连接在反馈传动机构的齿轮上。

具体地，本系统还包括用于位移位置检测的位移传感器，位移传感器连接在反馈传动机构齿条上或者液压油缸的输出端上。

进一步地，所述旋转分配阀油口窗口打开的大小是由驱动速度和反馈速度的差值决定的，因此控制伺服电机的转速可以改变旋转分配阀油口窗口打开的大小，控制液压油的流量，从而控制液压油缸输出端的运动速度。

进一步地，在系统失电后，由于旋转分配阀内部螺旋副可自锁，在没有外力的工况下，旋转控制阀芯和控制螺母的相对位置不会发生变化，旋转分配阀油口的窗口不会打开，可保证液压油缸输出端的位置也不会发生变化。

进一步地，本系统可以通过手动操作伺服电机输出轴旋转，从而驱动液压油缸输出端按照需要进行运动。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

(1)实现液压油缸运动状态的自动控制，保持当前位置；

(2)自动控制可通过伺服电机来实现，由于螺旋副的放大作用，仅需较小的力矩就可以操作旋转分配阀，无需大功率的电机；

(3)在自动控制失灵的工况下可保持液压油缸维持当前位置同时，可通过手动操作电机，驱动液压油缸输出端按照需要进行运动，无需单独增加手动操作装置；

(4)本系统相对常规伺服阀系统对油质清洁度的要求低，可以不需要过滤元件。

(5)本系统结构简洁明了，操作方便的同时使得安装、调试、操作和维护都十分方便。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例2的结构示意图；

1-旋转分配阀、11-旋转控制阀芯、12-控制螺母、2-伺服电机、3-滑动联轴器、4-反馈传动机构、41-齿轮、42-齿条、51-旋转编码器、52-位移传感器、6-液压油缸

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种液压油缸运动状态控制系统，包括旋转分配阀1、作为驱动的伺服电机2、滑动联轴器3、反馈传动机构4及液压油缸6；所述旋转分配阀1包括旋转控制阀芯11和控制螺母12，伺服电机2驱动轴与控制螺母12一端连接，控制螺母12另一端与旋转控制阀芯11连接，旋转控制阀芯11另一端通过滑动联轴器3与反馈传动机构4齿轮41连接，反馈传动机构4齿条42与液压油缸6输出端连接，形成机械反馈链；旋转分配阀1上配置有两个液压油输出口，分别连接至液压油缸6的两个液压油口，以形成液压回路驱动液压油缸6的输出端运动。本系统通过伺服电机2控制旋转控制阀芯11运动来控制旋转分配阀1窗口打开的大小和方向，进而驱动液压油缸6的输出端运动，同时液压油缸6输出端经反馈传动机构4、滑动联轴器3控制旋转控制阀芯11反向运动，形成反机械馈链；

本系统的工作原理如下：

在初始状态时，旋转分配阀1的液压油输出口被旋转控制阀芯11封闭，没有液压油进出液压油缸6，液压油缸6输出端保持在当前位置；当本系统开始工作，由于旋转分配阀1内部螺旋副结构的关系，伺服电机2驱动旋转分配阀1控制螺母12转动，使旋转控制阀芯11轴向移动，打开旋转分配阀1液压油口的窗口，液压油通过旋转分配阀1进入(或流出)液压油缸6的两端，驱动液压油缸6输出端直线运动；同时，液压油缸6输出端的直线运动带动反馈传动机构4齿条42运动，反馈传动机构4齿轮41带动滑动联轴器3和旋转控制阀芯11按照之前旋转分配阀1控制螺母12的旋转方向转动，使旋转控制阀芯11旋转的同时在轴向反向移动关闭窗口；当伺服电机2停止在某一角度，液压油缸6输出端继续运动，通过反馈传动机构4齿条42齿轮41、滑动联轴器3使旋转控制阀芯11继续反向移动，最终封闭旋转分配阀1油口的窗口，液压油停止流动，液压油缸6输出端到达预定位置，停止运动。通过控制伺服电机2的转速，可以改变旋转分配阀1液压油口窗口打开的大小，控制液压油的流量，从而控制液压油缸6输出端的运动速度。由于螺旋副结构具有放大作用，仅需较小的力矩就可以操作旋转分配阀1，驱动液压油缸6运动，因此无需大功率的电机。

作为一选项，当伺服电机2停止旋转，液压油缸6输出端停在某一位置，如果由于外力的原因使液压油缸6输出端位置发生了变化，该变化将通过反馈传动机构4带动滑动联轴器3使旋转控制阀芯11旋转，由于旋转分配阀1内部螺旋副结构的关系，使旋转控制阀芯11旋转的同时进行轴向移动，打开旋转分配阀1液压油输出口的窗口，使液压油通过旋转分配阀1进入或流出液压油缸6的两端，驱动液压油缸6输出端反向运动，直到液压油缸6输出端回到之前的位置，旋转控制阀芯11将旋转分配阀1的液压油输出口的窗口封闭，液压油停止流动。

更优地，液压油缸6输出端位移与伺服电机2输出轴旋转角度按一定比例对应。

更优地，滑动联轴器3加长了其传动部件，可以允许所连接的轴在一定范围内进行轴向移动，且不影响旋转运动的传递。

更优地，反馈传动机构4包括齿轮41和齿条42，齿轮41的旋转方向与电机2驱动轴的旋转方向相同，反馈传动机构4将液压油缸6的直线运动转换为旋转运动通过滑动联轴器3进而控制旋转控制阀芯11的位置。

更优地，反馈传动机构4也可采用滚珠丝杆结构将液压油缸6的直线运动转换为旋转运动通过滑动联轴器3进而控制旋转控制阀芯11的位置。

更优地，在本系统失电后，由于旋转分配阀1内部螺旋副可自锁，在没有外力的工况下，旋转控制阀芯11和控制螺母12的相对位置不会发生变化，旋转分配阀1输出油口的窗口不会打开，可保证液压油缸输出端的位置也不会发生变化。

更优地，本系统可以通过手动操作伺服电机输出轴旋转，从而驱动液压油缸6输出端按照需要进行直线运动。

更优地，本系统还包括用于液压油缸6输出端位置检测的位移传感器52或旋转编码器51。其中，旋转编码器51连接在反馈机构4的齿轮41上；位移传感器52连接在反馈传动机构4齿条42上或者连接在液压油缸6输出端。

实施例2

如图2所示，本实施例提供了一种液压油缸运动状态控制系统，包括旋转分配阀1、作为驱动的伺服电机2、滑动联轴器3、反馈传动机构4及液压油缸6；所述旋转分配阀1包括旋转控制阀芯11和控制螺母12，旋转控制阀芯11一端通过滑动联轴器3与伺服电机2输出轴连接，另一端通过可自锁螺旋副结构与控制螺母12一端连接，控制螺母12另一端与反馈传动机构4齿轮41连接，反馈传动机构4齿条42与液压油缸6输出端连接，形成机械反馈链；旋转分配阀1上配置有两个液压油输出口，分别连接至液压油缸6的两个液压油口，以形成液压回路驱动液压油缸6输出端运动。本系统通过伺服电机2控制旋转控制阀芯11运动来控制旋转分配阀1油口窗口打开的大小和方向，进而驱动液压油缸6的输出端运动，同时液压油缸6输出端经反馈传动机构4控制旋转控制阀芯11反向运动，形成机械反馈链。

本系统的工作原理如下：

在初始状态时，旋转分配阀1的液压油输出口被旋转控制阀芯11封闭，没有液压油进出液压油缸6，液压油缸6输出端保持在当前位置；当本系统开始工作，由于旋转分配阀1内部螺旋副结构的关系，伺服电机2通过滑动联轴器3驱动旋转控制阀芯11转动并且轴向移动，打开旋转分配阀1液压油口的窗口，液压油通过旋转分配阀1进入(或流出)液压油缸6的两端，驱动液压油缸6输出端直线运动；同时，液压油缸6输出端的直线运动带动反馈传动机构4齿条42运动，反馈传动机构4齿轮41带动控制螺母12按照之前旋转控制阀芯11的旋转方向转动，使旋转控制阀芯11在轴向反向移动关闭窗口；当伺服电机2停止在某一角度，液压油缸6输出端继续运动，通过反馈传动机构4齿条42、齿轮41和控制螺母12使旋转控制阀芯11继续反向移动，最终封闭旋转分配阀1液压油口的窗口，液压油停止流动，液压油缸6到达预定位置，停止运动。通过控制伺服电机2的转速，可以改变旋转分配阀1液压油口窗口打开的大小，进而控制液压油的流量，从而控制液压油缸输出端的运动速度。由于螺旋副结构具有放大作用，仅需较小的力矩就可以操作旋转分配阀1，驱动液压油缸6输出端运动，因此无需大功率的电机。

作为一选项，当伺服电机2停止旋转，液压油缸6输出端停在某一位置，如果由于外力的原因使液压油缸6输出端的位置发生了变化，该变化将带动反馈传动机构4齿条42运动，反馈传动机构4齿轮41带动旋转分配阀1控制螺母12转动，由于旋转分配阀1内部螺旋副的关系，使旋转控制阀芯11轴向移动，打开旋转分配阀1液压油口的窗口，液压油通过旋转分配阀1进入(或流出)液压油缸6的两端，使液压油缸6输出端反向运动，直到液压油缸6输出端回到原来的位置，旋转控制阀芯11封闭旋转分配阀1液压油口的窗口，液压油停止流动。

更优地，液压油缸6输出端位移与伺服电机2输出轴旋转角度按一定比例对应。

更优地，滑动联轴器3加长了其传动部件，可以允许所连接的轴在一定范围内进行轴向移动，且不影响旋转运动的传递。

更优地，反馈传动机构4包括齿轮41和齿条42，齿轮41的旋转方向与伺服电机2驱动轴的旋转方向一致，反馈传动机构4将液压油缸6的直线运动转换为旋转运动通过滑动联轴器3进而控制旋转控制阀芯11的位置。

更优地，反馈传动机构4也可采用滚珠丝杆结构以达到将液压油缸6的直线运动转换为旋转运动通过滑动联轴器3进而控制旋转控制阀芯11位置的目的。

更优地，在本系统失电后，由于旋转分配阀1内部螺旋副结构可自锁，在没有外力的工况下，旋转控制阀芯11和控制螺母12的相对位置不会发生变化，旋转分配阀1液压油口的窗口不会打开，可保证液压油缸输出端的位置也不会发生变化。

更优地，本系统可以通过手动操作伺服电机输出轴旋转，从而驱动液压油缸6输出端按照需要进行运动。

作为一选项，本系统还包括用于液压油缸6输出端位置检测的位移传感器52或旋转编码器51。其中，旋转编码器51连接在反馈机构4的齿轮41上；位移传感器52连接在反馈传动机构4齿条42上或者连接在液压油缸6输出端。如上所述，本系统不需要各种液压阀、伺服阀等，系统简洁，使用和维护简单，而且液压油缸6输出端的位置直接对应伺服电机2的转角。失电后，液压油缸输出端可长时间保持在当前位置，并且在需要的时候，可以通过手动操作对液压油缸的运动进行控制。

应当理解，本实用新型上述实施例及实例，是出于说明和解释目的，并非因此限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由权利要求项定义，而不是由上述实施例及实例定义。

Claims (9)

1.一种液压油缸运动状态控制系统，其特征在于：包括旋转分配阀(1)、伺服电机(2)、滑动联轴器(3)、反馈传动机构(4)及液压油缸(6)；所述旋转分配阀(1)包括旋转控制阀芯(11)和控制螺母(12)；

各部分连接关系包括：伺服电机(2)驱动轴与控制螺母(12)一端连接，控制螺母(12)另一端与旋转控制阀芯(11)连接，旋转控制阀芯(11)另一端通过滑动联轴器(3)与反馈传动机构(4)齿轮(41)连接，反馈传动机构(4)齿条(42)与液压油缸(6)输出端连接，形成机械反馈链；所述旋转分配阀(1)配置有两个输出油口，分别连接液压油缸(6)的两个液压油口以形成液压回路驱动液压油缸(6)输出端直线运动。

2.根据权利要求1所述的一种液压油缸运动状态控制系统，其特征在于：所述各部分连接关系可替换为：

伺服电机(2)输出轴通过滑动联轴器(3)与旋转控制阀芯(11)一端连接，旋转控制阀芯(11)另一端与控制螺母(12)一端连接，控制螺母(12)另一端与反馈传动机构(4)齿轮(41)连接，反馈传动机构(4)齿条(42)与液压油缸(6)输出端连接，形成机械反馈链。

3.根根据权利要求1或2所述的一种液压油缸运动状态控制系统，其特征在于：所述旋转控制阀芯(11)通过可自锁螺旋副结构与控制螺母(12)连接。

4.根据权利要求1或2所述一种液压油缸运动状态控制系统，其特征在于：所述液压油缸(6)输出端位移与伺服电机(2)输出轴旋转角度按一定比例对应。

5.根据权利要求1或2所述一种液压油缸运动状态控制系统，其特征在于：所述滑动联轴器(3)加长了传动部件，可以允许所连接的轴在一定范围内进行轴向移动，且不影响旋转运动的传递。

6.根据权利要求1或2所述一种液压油缸运动状态控制系统，其特征在于：所述反馈传动机构(4)采用齿轮(41)、齿条(42)结构，也可以采用滚珠丝杆结构。

7.根据权利要求1或2所述一种液压油缸运动状态控制系统，其特征在于：所述反馈传动机构(4)中齿轮(41)旋转方向与伺服电机(2)驱动轴的旋转方向一致。

8.根据权利要求1或2所述一种液压油缸运动状态控制系统，其特征在于：所述系统还包括用于位置检测的旋转编码器(51)，旋转编码器(51)连接在反馈传动机构(4)的齿轮(41)上。

9.根据权利要求1或2所述一种液压油缸运动状态控制系统，其特征在于：所述系统还包括用于位移位置检测的位移传感器(52)，位移传感器(52)连接在反馈传动机构(4)齿条(42)上或者液压油缸(6)的输出端上。