WO2015085647A1

WO2015085647A1 - 内循环高速液压系统

Info

Publication number: WO2015085647A1
Application number: PCT/CN2014/000690
Authority: WO
Inventors: 郑骅
Original assignee: 上海旭恒精工机械制造有限公司
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2015-06-18
Also published as: CN104712601A; CN104712601B

Abstract

一种内循环高速液压系统，包括：液压缸组件，液压缸组件具有高压缸体、液压柱塞以及壳体，在高压缸体的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与液压柱塞底部下方的腔体相通，在高压缸体的靠近底部的位置还设置有至少一个径向油孔，这些径向油孔与轴向孔相交，液压柱塞在高压缸体内作往复运动，壳体包围高压缸体并在其外侧形成密封的内循环油腔，内循环油腔能通过至少一个径向油孔与轴向孔相通，进而连通至液压柱塞底部下方的腔体，在壳体的上部设置有压缩空气入口；以及加压阀组件，其设置在液压缸组件的下方，加压阀组件包括加压伺服电机和加压柱塞，加压柱塞能由加压伺服电机驱动而在设置于高压缸体底部的轴向孔内上下移动。

Description

说明书内循环髙速液压系统技术领域

本发明总的涉及液压伺服系统，更具体地说，涉及一种内循环髙速液压系统，其是以内循环的方式高速地进行液压动作。背景技术

传统的液压伺服系统，基本上由液压泵、液压缸、伺服阀、蓄能系统及管路等组成此类传统的液压系统的构件众多，结构复杂，因此维护成本很高，周时还存在效率低和噪声大的缺陷。

另外，目前现有的液压伺服系统还不能使液压动作同时满足高速度、高压力和高精度这三方面的需求，也不能对液压动作的加压时间进行精确地控制和调整，因此有进一步改进的余地。发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于，提供一种结构简单且髙效的内循环高速液压系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种内循环高速液压系统，包括：液压缸组件，液压缸组件具有高压缸体、液压柱塞以及壳体，在髙压缸体的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与 ¾压柱塞底部下方的腔体相通，在高压缸体的靠近底部的位置还设置有至少一个径向油孔，这些径向油孔与轴向孔相交，液压柱塞在高压缸体内作往复运动，壳体包围髙压缸体并在其外侧形成密封的内循环油腔，该内循环油腔能通过至少一个径向油孔与轴向孔相通，进而连通至液压柱塞底部下方的腔体，在壳体的上部设置有压缩空气入口；以及加压闽组件，其设置在液压缸组件的下方，该加压阀组件包括加压伺服电机和加压柱塞，加压柱塞能由加压伺服电机驱动而在设置于高压缸体底部的轴向孔内上下移动。

较佳的是，液压柱塞的上端连接至动作元件，动作元件是动平台的动台板。较佳的是，液压系统还包括：动台板升降组件，动台板升降组件连接至动台板，并包括：升降伺服电机和升降机构，升降机构可由升降伺服电机驱动而使得动台板按

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确认本预设的升降曲线作升降运动。

较佳的是，升降机构包括：升降滚珠丝杆和与升降滚珠丝杆啮合而移动的升降螺母，升降滚珠丝杆连接至升降伺服电机，而升降螺母则连接至动台板。

较佳的是，在加压伺服电机和加压柱塞之间设置有驱动机构。

较佳的是，驱动机构包括：同步带、加压滚珠丝杆和与加压滚珠丝杆啮合而移动的加压螺母，加压滚珠丝杆通过同步带连接至加压伺服电机，加压螺母连接至加压柱塞。

较佳的是，驱动机构还包括^■机连接板。

较佳的是，力 nffi柱 ¾由直线伺服电机直接驱动。

本发明的内循环高速液压系统是将伺服电机技术与内循环加压技术结合。借助本发明的液压系统，可省去传统技术中的液压泵、伺'服阀、蓄能系统及全部液压管路。由于本发明的系统没有传统技术中所有管路及伺服阀，所以其液压损失极小，运行效率远高于现有技术。另外，本发明的系统所使用的另部件仅为现有技术的五分之一，故成本很 ί氏。

重要的是，借助本发明的系统，可实现高速度（例如高达 13000次 /小时的动作速率）、髙压力（例如高达 200kg / cm²的缸内压力）、以及高精度（例如高达 ±0.01mm 的重复精度）的动作。而且，可根据需要精确地控制和调整加压时间。因此，可将本发明的这种技术很好地应用于动作频率高达 8000次 /小时的烫金模切机上，同时在其它需要高速度、高压力、髙精度的加压设备上也有着非常广泛的用途。附图说明

本发明的其它特征和优点将通过以下结合附图描述变得更加 ^楚，附图中- 图 1是根据本发明较佳实施例的内循环髙速液压系统的静态示意图；

图 2是上述内循环高速液压系统在上升加压状态时的示意图；

图 3是上述内循环高速液压系统在开始下降状态吋的示意图；以及

« 4是上述内循环高速液压系统在下降回归静止状态时的示图。具体实施方式

图 1 示出了根据本发明较佳实施例的内循环高速液压系统的静止状态。如图 1 所示，根据本发明较佳实施例的液压系统主要包括：液压缸组件 5、加压阀组件 4和动台板升降组件 10。液压缸组件 5包括：髙压缸体 1 1、液压柱塞 8以及壳体 21。在高压缸体 11的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与液压柱塞 8 底部下方的腔体相通。在高压缸体 11的靠近底部的位置还设置有至少一个（在该实施例中是 30个）径向油孔 9，这些径向油孔 9与所述轴向孔相交。液压柱塞 8在高压缸体 11内作往复运动，液压柱塞 8的上端可连接至动作元件，在该较佳实施例中，动作元件是一个动平台的动台板 17。壳体 21包围高压缸体 1 1并在其外侧形成密封的内循环油腔 19，该内循环油腔 19可通过前述的至少一个径向油孔 9与轴向孔相通，进而可连通至液压柱塞 8的底部。另外，在壳体 21的上部设置有压缩空气入口 16，用于引入压缩空气 G。

加压阀组件 4设置在液压缸组件 5的下方，该加压阀组件 4包括： '加压伺服电机 1和加压柱塞 13。加压柱塞 13可由加压伺服电机 1驱动而在设置于高压缸体 11 底部的所述轴向孔内上下移动。在该实施例中，在加压伺服电机 1和加压柱塞 13之间设置有驱动机构，该驱动机构包括：同步带 2、加压滚珠丝杆 3和与加压滚 5^丝杆 3啮合而移动的加压螺母 14。加压滚珠丝杆 3通过同步带 2连接至加压伺服电机 1并支承在轴承 15、上旋转，加压螺母 14连接至加压柱塞 13。另外，出于结构支承的需要，还可以设置电机连接板 18。

应该理解的是，如果需要，可采用由直线伺服电机直接驱动加压柱塞的方式。加压阀组件 4的作用如下。由加压伺服电机 1，根据接收控制系统发来的指令，使加压柱塞 13适时关闭液压缸组件 5上的至少一个（例如 30个）径向油孔 9中的液压油，继而使加压柱塞 13进入液压柱塞 8的底部。当加压柱塞 13继续向上移动时，将会压缩液压柱塞 8底部的液压油，从而使密封腔内的压强增高，例如增髙至 400kg / cm²,在液压柱塞 8上产生巨大的推力。只要控制加压柱塞 13向液压柱塞 8底部的移动距离，即可控制液压柱塞 8 所产生的推力和高精度的位置，例如达到 ±0.01mm 的位置重复精度。

较为理想的是，在该实施例中设置有动台板升降组件 10。该动台板升降组件 10 连接至前述动台板 17，动台板升降组件 10包括：升降伺服电机 6和升降机构。升降机构可由升降伺服电机 6驱动而使得动台板 17按预设的升降曲线作升降运动。在该实施例中，升降机构包括：升降滚珠丝杆 20和与升降滚珠丝杆 20啮合而移动的升降螺母 12。升降滚珠丝杆 20连接至升降伺服电机 6，而升降螺母 12则连接至动台板' 17。

以下将结合图 1一 4来描述根据本发明较佳实施例的液压系统的动作过程。

在图 1中，液压系统处于静止状态。.在此状态下，低压压缩空气 G从压缩空气入口 16进入内循环油腔 19，使液压油 L沿油流方向 A，经过例如 30个径向油孔 9 进入液压柱塞 8的底部，从而使液压柱塞 8产生向上的低压推力。此时，动台板升降组件 10受到升降伺服电机 6所产生的原点静止时的静转矩的制约，从而对动台板 17，进对液压柱塞 8加以约束，于是停留在如图 1所示的静止状态。此状态为本发明的液压系统的"原点状态"。

参见图 2，被低压压缩空气 0所推动的液压油1^，经径向油孔 9进入液压柱塞 .8 的底部。此时，升降伺服电机 6 根据控制系统发出的指令而正转，使升降滚珠丝杆 20带动升降螺母 12，进而推动与液压柱塞 8相固定的动台板 17以预设的上升曲线向上朝着一个固定平台 7运行，无冲击地接近并压紧到固定平台 7。这样就完成了 "低压充液 " 的动作。随后，加压伺服电机 1启动，经同步带 2，驱动加压滚珠丝杆 3旋转，使加压螺母 14推动加压柱塞 13，向图中上部移动。在加压柱塞 13的移动过程中，其首先会将进入液压柱塞 8底部的径向油孔 9关闭，从而在液压柱塞 8底部的下方形成了一个密闭的"高压腔体"。当加压柱塞 13继续向上移动时，密闭的髙压腔体内的液压油被压缩，从而使该高压腔体内产生很高的压强（例如 400kg cm²) ，进而使液压柱塞 8产生很大的推力。只要改变加压伺服电机 1的转动角度，就能改变加压柱塞 13的移动位置，相应也改变液压柱塞的推力或位置。

参见图 3，当动台板 17需要下落回归到图 1中的静止状态时，加压伺服电机 1，经同步带 2，使加压滚珠丝杆 3反转，于是加压螺母 14会拉着加压柱塞 13向下移动。当加压柱塞 13移动至使径向油孔 9开始暴露的位置时，前述"高压腔体"内的高压油，开始沿油流方向 B，向内循环油腔 19泄油。

参见图 4，此时，升降伺服电机 6反转，拉着动台板 17和液压柱塞 8—起向下移动，并使液压油 L经径向油 9完全泄出。这样就完成了一个行程的全部动作，回归至图 1中的状态，并等待下一次动作指令的到来。

- ' —本'发明中的关于 "上" 、 "下"和其它类似的表述，例如 "上方" 、 "下方" 等，并不意味着限制附图中各部件在使用时的方向。 - 另外，根据不同的应用场合，还可以将本发明的内循环髙速液压系统上下颠倒地设置，从而至上而下地动作。在此其情况下，只要将壳体 21上的 έ缩空气入口 16 保留在壳体上方即可，其余结构均保持不变。

虽然以上结合一个较佳实施例对本发明进行了详细的描述，但应理解的是，熟悉本技术领域的普通技术人员应该可以在上述揭示内容的基础上作出各种等同的变型和改动而不偏离本发明的实质，因此，本发明的保护范围应由所附权利要求书来限

069000/M0ZN3/X3d ^9S80/SI0Z OAV

Claims

权利要求书

1、一种内循环高速液压系统，包括：

液压缸组件（5) ，所述液压缸组件（5) 具有高压缸体（11) 、液压柱塞（8) 以及壳体（21) ，在所述髙压缸体（11) 的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与所述液压柱塞（8) 底部下方的腔体相通，在所述高压缸体（11) 的靠近底部的位置还设置有至少一个径向油孔（9) , 这些径向油孔（9) 与所述轴向孔枏交，所述液压柱塞 (8) 在高压缸体（11) 内作往复运动，所述壳体（21) 包围高压缸体（11) 并在其外侧形成密封的内循环油腔（19) ，该内循环油腔（19) 能通过所述至少一个径向油孔（9)与所述轴向孔相通，进而连通至所述液压柱塞（8)底部下方的所述腔体，在所述壳体（21) 的上部设置有压缩空气 A ( 16) ；以及

加压阕组件（4) ，其设置在所述液压缸组件（5) 的下方，该加压阀组件（4) 包括加压伺服电机（1) 和加压柱塞（13) ，所述加压柱塞（13) 能由所述加压伺服电机（1) 驱动而在设置于高压缸体（11) 底部的所述轴向孔内上下移动。

2、如权利要求 1所述的内循环高速液压系统，其特征在于，所述液压柱塞（8) 的上端连接至动作元件，所述动作元件是动平台的动台板（17) 。

3、如权利要求 2所述的内循环高速液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括：动台板升降组件（10) ，所述动台板升降组件（10) 连接至所述动台板（17) ，并包括：升降伺服电机（6) 和升降机构，所述升降机构可由所述升降伺服电机（6) 驱动而使得动台板（17) 按预设的升降曲线作升降运动。

4、如权利要求 3所述的内循环髙速液压系统，其特征在于，所述升降机构包括：升降滚珠丝杆（20) 和与升降滚珠丝杆（20) 啮合而移动的升降螺母（12) , 所述升 * 降滚珠丝杆（20) 连接至升降伺服电机（6) ，而所述升降螺母（12) 则连接至所述动台板（17) 。

5、如权利要求 1所述的内循环高速液压系统，其特征在于，在所述加压伺服电机（1) 和所述加压柱塞（13) 之间设置有驱动机构。

6、如权利要求 5所述的内循环髙速液压系统，其特征在于，所述驱动机构包括：同步带（2)、加压滚珠丝杆（3)和与加压滚珠丝杆（3)啮合而移动的加压螺母（ 14)，所述加压滚珠丝杆（3) 通过同步带（2) 连接至所述加压伺服电机（1) ，所述加压螺母（14) 连接至所述加压柱塞（13) 。

7、如权利要求 6所述的内循环髙速液压系统，其特征在于，所述驱动机构还包括电机连接板（18) 。

8、如权利要求 1所述的内循环高速液压系统，其特征在于，所述加压柱塞（13) 由直线伺服电机直接驱动。