CN214465245U - 一种含有机械位移传感器的油缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含有机械位移传感器的油缸，它包括缸体、活塞杆、活塞、导流组件和主机监控设备，本实用新型中的导流组件和主机监控设备组成了机械式位移传感器。本实用新型提出一种含有机械位移传感器的油缸，有效代替在油缸上现有位移传感器，造价高，制造难度较高，用料比较特殊，装配难度高等的问题。

Description

一种含有机械位移传感器的油缸

技术领域

本实用新型涉及一种含有机械位移传感器的油缸，属于液压油缸技术领域。

背景技术

在很多机械领域，油缸的应用相当广泛。例如，挖掘机，升降台，高空作业车等等，而在有些特殊的场合，为了精准地掌控机器的运作情况，便需要对油缸的伸缩量进行严格的把控，此时便需要在油缸上装上对应的位移传感器，方便操作者更好地控制整台机器的运作。

目前的油缸设计中主要使用的位移传感器利用磁致伸缩原理：测量时传感器电子仓的电子部件产生电流脉冲，此电流产生磁场沿波导丝运动。在传感器测杆上可移动磁环同时也产生一个磁场。当电流产生的磁场与磁环产生的磁场相交时，波导丝产生磁致伸缩效应，产生一个应变脉冲，此脉冲以固定速度沿波导丝传回并被测量元件检出，通过测定电流脉冲与应变脉冲之间的时间便可以精确地确定磁环的位置，从而检测出油缸活塞杆伸缩的位移。

但是，此装置本身用料也比较特殊，造价较高，且制造难度大。现有技术所用材料像波导管、波导丝等都是一些易损坏件，且每个部件的安装都需严格把控，增加了制造难度，同时也给装配带来了难度。另外由于电子元件安置在油缸内部，若密封略有不好，油液浸湿极易损坏位移传感器。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提出一种含有机械位移传感器的油缸，有效代替在油缸上现有位移传感器，造价高，制造难度较高，用料比较特殊，装配难度高等的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种含有机械位移传感器的油缸，它包括：

缸体，所述缸体内沿其轴线设置有一端开口的腔室，所述缸体的另一端设有与所述腔室连通的安装孔；

活塞杆，所述活塞杆沿所述缸体的轴向可活动地设在所述腔室内，所述活塞杆的内部沿其轴线设置有内孔圆形腔；

活塞，所述活塞套设在所述活塞杆的远离缸体开口的一端，所述活塞与所述活塞杆同步活动地设置在所述缸体的腔室内；

导流组件，所述导流组件包括阻流滑块、空心导流管、过渡组件、软管以及外部法兰，所述空心导流管位于活塞杆的内孔中，所述阻流滑块套设在空心导流管上并固定在活塞杆的远离缸体开口的一端，所述阻流滑块在活塞杆的带动下沿空心导流管滑动，所述过渡组件固定在安装孔内并与空心导流管相连，所述软管的一端固定在过渡组件内并与空心导流管连通，所述外部法兰与缸体法兰式连接，所述软管的另一端从外部法兰中伸出；

支撑滑块组件，所述支撑滑块组件固定在空心导流管的靠近缸体开口的一端，在所述活塞杆伸缩时所述支撑滑块组件在活塞杆的内孔圆形腔内滑动；

主机监控设备，所述主机监控设备包括浮动活塞腔、浮动活塞、齿轮驱动杆、第一齿轮和第二齿轮，所述浮动活塞腔的一端通过软管与空心导流管连通，所述浮动活塞腔的另一端开口，所述齿轮驱动杆可活动地设置在浮动活塞腔内，所述空心导流管内的油液驱动齿轮驱动杆在浮动活塞腔内滑动，所述齿轮驱动杆上连接有齿条，所述齿条与第一齿轮啮合，所述第一齿轮和第二齿轮啮合。

进一步，所述阻流滑块的轴向开设有用于空心导流管穿过的第一通孔，所述阻流滑块的一端端面设置有第一O型密封圈，所述阻流滑块的外周面设置有第二O型密封圈，所述阻流滑块的另一端在有挡圈，所述第一通孔的内壁设置有主密封圈，所述主密封圈的两侧设置有支撑环。

进一步，所述过渡组件包括外壳，所述外壳固定在缸体内且与空心导流管的外周面螺纹连接，所述外壳的外周面设置有第三O型密封圈，所述空心导流管的内部连接有螺纹管接头，所述螺纹管接头与软管相连，所述螺纹管接头的端面设置有第四O型密封圈。

进一步，所述支撑滑块组件包括支撑螺母、螺母挡环和钢珠，所述支撑螺母与空心导流管螺纹连接，所述钢珠镶嵌在支撑螺母端面周向布置的槽孔内，所述钢珠与槽孔间隙配合，所述螺母挡环与支撑螺母螺纹连接防止钢珠掉出槽孔。

采用了上述技术方案，本实用新型在活塞杆伸出或缩回时，活塞杆内孔圆形腔内的油液在阻流滑块的作用下来回流动，驱动外部浮动活塞来回移动，浮动活塞上所连的轻型齿条驱动第一齿轮带动第二齿轮转动，电子设备检测第二齿轮的转过圈数和转速便能对油缸位移以及速度进行测量，而调节第一齿轮与第二齿轮的传动比便能对传感器的检测精度进行调节。

本实用新型拆装方便，操作便捷，集成度高，应用简便灵巧；制造难度和成本低；本实用新型的传感器主体主要由金属和液压油组成，制造简易，成本低，且不易损坏；本实用新型不仅可以进行油缸活塞杆伸缩的位移监测，同时对其速度也可以一起检测；本实用新型与现有技术相比，不会因为密封不良就对整个传感器损坏，即使有密封不良只需要替换密封件，传感器可以继续正常工作；本实用新型应用属性好，传感器主体为机械液压，应用在机械行业，匹配性更好。

附图说明

图1为本实用新型的一种含有机械位移传感器的油缸的结构示意图；

图2为本实用新型的阻流滑块的结构示意图；

图3为本实用新型的过渡组件的结构示意图；

图4为本实用新型的支撑滑块组件的结构示意图；

图5为本实用新型的主机监控设备的结构示意图；

图6为本实用新型的外部法兰的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1～6所示，一种含有机械位移传感器的油缸，它包括：缸体1、活塞杆2、活塞3、导流组件和主机监控设备，本实用新型中的导流组件和主机监控设备组成了机械式位移传感器。

如图1所示，缸体1内沿其轴线设置有一端开口的腔室11，缸体1的另一端设有与腔室11连通的安装孔。

如图1所示，活塞杆2沿缸体1的轴向可活动地设在腔室11内，活塞杆2的内部沿其轴线设置有内孔圆形腔21。

如图1所示，活塞3套设在活塞杆2的远离缸体1开口的一端，活塞3与活塞杆2同步活动地设置在缸体1的腔室11内。

如图1所示，导流组件包括阻流滑块4、空心导流管5、过渡组件6、软管7以及外部法兰8，空心导流管5位于活塞杆2的内孔圆形腔21内，阻流滑块4套设在空心导流管5上并固定在活塞杆2的远离缸体1开口的一端，阻流滑块4在活塞杆2的带动下沿空心导流管5滑动，过渡组件6固定在安装孔内并与空心导流管5相连，软管7的一端固定在过渡组件6内并与空心导流管5连通，外部法兰8与缸体1法兰式连接，软管7的另一端从外部法兰8中伸出，外部法兰8起到密封和连接油缸内外部管路的作用。

如图5所示，主机监控设备包括浮动活塞腔91、浮动活塞92、齿轮驱动杆93、第一齿轮94和第二齿轮95，浮动活塞腔91的一端通过软管7与空心导流管5连通，浮动活塞腔91的另一端开口，齿轮驱动杆93可活动地设置在浮动活塞腔91内，空心导流管5内的油液驱动齿轮驱动杆93在浮动活塞腔91内滑动，齿轮驱动杆93上连接有齿条96，齿条96与第一齿轮94啮合，第一齿轮94和第二齿轮95啮合。当活塞杆2伸缩时，活塞杆2的内孔圆形腔21内的容积会发生变化，从而带动主机监控设备的浮动活塞92来回移动，浮动活塞92上连接的齿轮驱动杆93带动齿条96平移，而齿条96驱动第一齿轮94旋转，第一齿轮94带动第二齿轮95旋转，主机监控设备内的电子设备对第二齿轮95的转速、转过圈数以及转动方向进行检测，例如正转时活塞杆2伸出，反转时活塞杆2缩回，从而判定活塞杆2的伸出或缩回、位移及速度。

如图2所示，阻流滑块4的轴向开设有用于空心导流管5穿过的第一通孔，阻流滑块4的一端端面设置有第一O型密封圈41，阻流滑块4的外周面设置有第二O型密封圈42，阻流滑块4的另一端设置有挡圈43，挡圈43将阻流滑块4在活塞杆2中定位，第一通孔的内壁设置有主密封圈44，主密封圈44的两侧设置有支撑环45。阻流滑块4配合第一O型密封圈41和第二O型密封圈42，将缸体1的腔室11内的油液与活塞杆2的内孔圆形腔21内的油液阻隔开来，且当阻流滑块4在活塞杆2的带动下沿空心导流管5滑动时，从而导致活塞杆2的内孔圆形腔21的容积增大或缩小，而实现油液在活塞杆2的内孔圆形腔21与主机监控设备的流通。

如图3所示，过渡组件6包括外壳61，外壳61固定在缸体1内且与空心导流管5的外周面螺纹连接，外壳61的外周面设置有第三O型密封圈62，空心导流管5的内部连接有螺纹管接头63，螺纹管接头63与软管7相连，螺纹管接头63的端面设置有第四O型密封圈64。过渡组件的三个作用是：其一，过渡组件外壳61上的第三O型密封圈62可防止缸体1的腔室11内油液外泄；另外，外壳61固连在缸体1的缸底上且与空心导流管5末端螺纹连接，既防止空心导流管5周向转动，又防止空心导流管5轴向窜动；最后，螺纹管接头63与空心导流管5固连，且通过第四O型密封圈64密封防止漏油。

如图1所示，包括支撑滑块组件10，支撑滑块组件10固定在空心导流管5的靠近缸体1开口的一端，在活塞杆2伸缩时支撑滑块组件10在活塞杆2的内孔圆形腔21内滑动。

如图4所示，支撑滑块组件10包括支撑螺母101、螺母挡环102和钢珠103，支撑螺母101与空心导流管5螺纹连接，钢珠103镶嵌在支撑螺母101端面周向布置的槽孔内，钢珠103与槽孔间隙配合，螺母挡环102与支撑螺母101螺纹连接防止钢珠103掉出槽孔。活塞杆2伸缩时，仅支撑螺母101槽孔内的钢珠103与活塞杆2的内孔圆形腔21接触，既保证对空心导流管5很好的支撑作用，又保证其在活塞杆2的内孔圆形腔21中很好地滑动。

本实用新型的工作原理如下：

a.安装及前期准备工作：首先，本实用新型在油缸上的安装与现有技术传感器安装位置大致一样，且更加简单方便，如图5所示，在油缸工作前，先将活塞杆2完全缩回，然后从外部主机设备上向主机监控设备上的浮动活塞腔91的充液口911充油液，油液会经过外部管路从外部法兰8经软管7进入油缸，再通过空心导流管5进入活塞杆2的内孔圆形腔21。由于活塞杆2的内孔圆形腔21装有排气阀，可在任何适当位置，图中未显示，所以，外部向里充入油液不会因为内部空气无法排除，被压缩而导致充油不充分，直到其完全充满，即浮动活塞归于零位，且由主机监控设备检测到整个内孔圆形腔21有一定的静压力。

b.活塞杆2伸出过程：当活塞杆2伸出，其将带动阻流滑块4沿空心导流管5向前滑动，此时活塞杆2的内孔圆形腔21容积变大，油液进入，且外部主机监控设备上的浮动活塞92开始移动，通过齿条96驱动第一齿轮94转动，第一齿轮94带动第二齿轮95转动，电子设备对第二齿轮95的转速、转过圈数以及转动方向进行检测，从而推导出活塞杆2的伸出速度、位移。

c.与活塞杆2伸出原理同理，当活塞杆2缩回时，活塞杆2的内孔圆形腔21容积减小，油液被压出，主机监控设备上的浮动活塞92向相反的方向移动，齿轮反向转动，电子设备通过检测第二齿轮95便得出活塞杆2缩回的速度、位移等情况。

位移传感器应用条件及推论：

位移传感器精度的影响及其调控：传感器精度主要由装置中两处影响和调控，首先是密封性，本实用新型中的导流组件和主机监控设备组成了机械式位移传感器。在本实用新型中良好的密封可保证传感器使用精度及寿命，由于传感器控制油液压力较低，故现有的油缸密封组件已基本满足其密封要求；另外是空心导流管5的直径与主机监控设备上浮动活塞腔91的通径差值，以及第一齿轮94和第二齿轮95之间的传动比大小。通过缩小空心导流管5的直径与主机监控设备上浮动活塞腔91的通径差值，并且增大第一齿轮94和第二齿轮95之间的传动比可以提高传感器的检测精度，按传动比的大小可适当布置多个齿轮。

下面举例：

设空心导流管5的外径为D，内径为d，浮动活塞92直径为d1，第一齿轮94与第二齿轮95之间配出的传动比为n，设通过外部电子设备测第二齿轮95转过的圈数为t，第二齿轮95上与前一齿轮啮合点的半径设为r，而活塞杆2伸缩位移设为S，则S和t之间的关系为：

由公式可以推断：1、在第二齿轮95的r一定的情况下，当

越小，第二齿轮95的转动圈数受活塞杆2移动位移影响越明显；2、当第一齿轮94与第二齿轮95之间配出的传动比n越大，第二齿轮95受位移影响越明显，这样传感器检测也就越灵敏。

以上的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种含有机械位移传感器的油缸，其特征在于，它包括：

缸体(1)，所述缸体(1)内沿其轴线设置有一端开口的腔室(11)，所述缸体(1)的另一端设有与所述腔室(11)连通的安装孔；

活塞杆(2)，所述活塞杆(2)沿所述缸体(1)的轴向可活动地设在所述腔室(11)内，所述活塞杆(2)的内部沿其轴线设置有内孔圆形腔(21)；

活塞(3)，所述活塞(3)套设在所述活塞杆(2)的远离缸体(1)开口的一端，所述活塞(3)与所述活塞杆(2)同步活动地设置在所述缸体(1)的腔室(11)内；

导流组件，所述导流组件包括阻流滑块(4)、空心导流管(5)、过渡组件(6)、软管(7)以及外部法兰(8)，所述空心导流管(5)位于活塞杆(2)的内孔圆形腔(21)内，所述阻流滑块(4)套设在空心导流管(5)上并固定在活塞杆(2)的远离缸体(1)开口的一端，所述阻流滑块(4)在活塞杆(2)的带动下沿空心导流管(5)滑动，所述过渡组件(6)固定在安装孔内并与空心导流管(5)相连，所述软管(7)的一端固定在过渡组件(6)内并与空心导流管(5)连通，所述外部法兰(8)与缸体(1)法兰式连接，所述软管(7)的另一端从外部法兰(8)中伸出；

主机监控设备，所述主机监控设备包括浮动活塞腔(91)、浮动活塞(92)、齿轮驱动杆(93)、第一齿轮(94)和第二齿轮(95)，所述浮动活塞腔(91)的一端通过软管(7)与空心导流管(5)连通，所述浮动活塞腔(91)的另一端开口，所述齿轮驱动杆(93)可活动地设置在浮动活塞腔(91)内，所述空心导流管(5)内的油液驱动齿轮驱动杆(93)在浮动活塞腔(91)内滑动，所述齿轮驱动杆(93)上连接有齿条(96)，所述齿条(96)与第一齿轮(94)啮合，所述第一齿轮(94)和第二齿轮(95)啮合。

2.根据权利要求1所述的一种含有机械位移传感器的油缸，其特征在于：所述阻流滑块(4)的轴向开设有用于空心导流管(5)穿过的第一通孔，所述阻流滑块(4)的一端端面设置有第一O型密封圈(41)，所述阻流滑块(4)的外周面设置有第二O型密封圈(42)，所述阻流滑块(4)的另一端设置有挡圈(43)，所述第一通孔的内壁设置有主密封圈(44)，所述主密封圈(44)的两侧设置有支撑环(45)。

3.根据权利要求1所述的一种含有机械位移传感器的油缸，其特征在于：所述过渡组件(6)包括外壳(61)，所述外壳(61)固定在缸体(1)内且与空心导流管(5)的外周面螺纹连接，所述外壳(61)的外周面设置有第三O型密封圈(62)，所述空心导流管(5)的内部连接有螺纹管接头(63)，所述螺纹管接头(63)与软管(7)相连，所述螺纹管接头(63)的端面设置有第四O型密封圈(64)。

4.根据权利要求1所述的一种含有机械位移传感器的油缸，其特征在于：包括支撑滑块组件(10)，所述支撑滑块组件(10)固定在空心导流管(5)的靠近缸体(1)开口的一端，在所述活塞杆(2)伸缩时所述支撑滑块组件(10)在活塞杆(2)的内孔圆形腔(21)内滑动。

5.根据权利要求4所述的一种含有机械位移传感器的油缸，其特征在于：所述支撑滑块组件(10)包括支撑螺母(101)、螺母挡环(102)和钢珠(103)，所述支撑螺母(101)与空心导流管(5)螺纹连接，所述钢珠(103)镶嵌在支撑螺母(101)端面周向布置的槽孔内，所述钢珠(103)与槽孔间隙配合，所述螺母挡环(102)与支撑螺母(101)螺纹连接防止钢珠(103)掉出槽孔。

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