專利名稱：力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及一種電動(dòng)直線執(zhí)行器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種電動(dòng)缸。
背景技術(shù)：
電動(dòng)缸是一種將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線伸縮運(yùn)動(dòng)的一體化機(jī)械機(jī)構(gòu)，也 稱為電動(dòng)直線執(zhí)行器。 一般由電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿付(或行星絲桿、體型絲桿等) 完成動(dòng)力傳動(dòng)。根據(jù)電機(jī)的安裝方式分為直線式、折返式、垂直式等結(jié)構(gòu)類型。
電動(dòng)缸可實(shí)現(xiàn)位置控制、直線拉壓力控制，同時(shí)具有斷電位置自鎖功能。電 動(dòng)缸應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、夾持設(shè)備、升降設(shè)備、多自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、 造波機(jī)、往復(fù)震動(dòng)篩等領(lǐng)域。
電動(dòng)缸在存在軸向壓縮載荷的應(yīng)用領(lǐng)域，電動(dòng)缸電機(jī)輸出正反扭矩不均衡， 如正向平均輸出扭矩大于負(fù)向平均輸出扭矩一倍以上，用戶往往選用大負(fù)荷電機(jī) 來解決，可是帶來了資源和成本浪費(fèi)的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工作時(shí)壓縮和伸長軸向力均衡、能 減少電機(jī)峰值扭矩輸出、改善電動(dòng)缸力輸出動(dòng)態(tài)性能、降低工作噪音、延長設(shè)備 使用壽命的電動(dòng)缸。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸，包括軸承、絲桿、絲桿螺母、油缸體，油缸 體包括缸筒、前端蓋、后端蓋和可在缸筒內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)的活塞桿，缸筒前后分別設(shè) 置有前端蓋、后端蓋，絲桿通過滾動(dòng)軸承支撐安裝在后端蓋上，絲桿螺母和活塞 桿剛性連接，絲桿和活塞桿之間形成第一盛油腔，在所述油缸體的缸筒活塞桿之 間形成第二盛油腔，第一盛油腔和第二盛油腔通過內(nèi)孔溝通，在缸體上設(shè)置有第 一液壓油路接口和第二液壓油路接口，第一液壓油路接口和第二液壓油路接口上 通過管路分別連接流向相反的第一單向閥和第二單向閥，第一單向閥和第二單向 閥之間通過管路連接有蓄能器，第一盛油腔、第二盛油腔、第一單向閥、第二單
3向閥、蓄能器以及連接管路中充滿有壓力的液壓循環(huán)介質(zhì)。
第一液壓油路接口和第二液壓油路接口之間設(shè)置有過濾器； 第一液壓油路接口和第二液壓油路接口之間還可設(shè)置有冷卻器。 所述缸筒的前端設(shè)置有至少一組第一磁性感應(yīng)開關(guān)，后端設(shè)置有至少一組第
二磁性感應(yīng)開關(guān)，活塞桿后端上設(shè)置有永磁體導(dǎo)向滑塊，缸筒的一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌。 缸體和活塞桿之間設(shè)置有伸長極限保護(hù)液壓阻尼緩沖機(jī)構(gòu)，缸體和活塞桿之
間還設(shè)置有收縮極限保護(hù)液壓阻尼緩沖機(jī)構(gòu)。
前端蓋和活塞桿之間設(shè)置有第一密封組件，后端蓋和絲桿之間設(shè)置有第二密 封組件，后端蓋、前端蓋和缸筒之間設(shè)置有第三密封組件。
有益效果本發(fā)明是均衡動(dòng)態(tài)和靜態(tài)時(shí)應(yīng)用設(shè)備對電動(dòng)缸所施加的軸向壓縮 載荷，即電動(dòng)缸活塞桿所受壓縮載荷調(diào)整為較小范圍，這樣有利于在動(dòng)態(tài)時(shí)電機(jī) 正反輸出扭矩均衡，最大限度的利用了電機(jī)在額定容量下的工作特性。這使得該 電動(dòng)缸所配置的電機(jī)性能得到充分利用，節(jié)能減排、成本降低、使用壽命提高， 同時(shí)液壓流體循環(huán)也改善了絲桿傳動(dòng)的潤滑、冷卻、降噪能力，液壓回路還具有 循環(huán)過濾能力，進(jìn)一步增加了電動(dòng)缸工作可靠性、可維護(hù)性、降低了使用成本。 在存在軸向壓縮載荷的電動(dòng)缸應(yīng)用領(lǐng)域，本發(fā)明為優(yōu)化的電動(dòng)缸動(dòng)力性能， 將電動(dòng)缸和液壓流體相結(jié)合，解決了一定條件下電動(dòng)缸工作時(shí)壓縮和伸長軸向力 不均衡問題、實(shí)現(xiàn)了一種力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸，它包括電動(dòng)缸本體和液壓附 件及油路。減少了電機(jī)峰值扭矩輸出、改善了電動(dòng)缸力輸出動(dòng)態(tài)性能，降低了工 作噪音、提高了絲桿潤滑性能、延長設(shè)備使用壽命、還方便了電動(dòng)缸冷卻、這樣 降低了伺服電機(jī)配置級(jí)別，并大幅降低了應(yīng)用設(shè)備生產(chǎn)維護(hù)使用成本。
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圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸做進(jìn)一步說明。
一種力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸，包括機(jī)座24、電機(jī)20、電機(jī)同步輪21、同步 帶22、絲桿同步輪23、軸承2、絲桿l、絲桿螺母3、油缸體19,油缸體19包括 缸筒6和可在缸筒6內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)的活塞桿4，油缸體19前后分別設(shè)置有前端蓋7、 后端蓋5，絲桿1通過滾動(dòng)軸承2支撐安裝在后端蓋5上，絲桿螺母3和活塞桿4剛性連接，絲桿1和活塞桿4之間形成第一盛油腔19A，在所述油缸體19的缸筒 6和活塞桿4之間形成第二盛油腔19B，第一盛油腔19A和第二盛油腔19B通過 內(nèi)孔27溝通，在油缸體19的缸筒6上設(shè)置有第一液壓油路接口 25和第二液壓油 路接口 26，第一液壓油路接口 25和第二液壓油路接口 26上通過管路分別連接流 向相反的第一單向閥14和第二單向閥15，第一單向閥14和第二單向閥15之間通 過管路連接有蓄能器17。
缸筒6的前端設(shè)置有兩組第一磁性感應(yīng)開關(guān)9，后端設(shè)置有兩組第二磁性感應(yīng) 開關(guān)9A,活塞桿4后端上設(shè)置有永磁體導(dǎo)向滑塊11，缸筒6的一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌 10。
前端蓋7和活塞桿4之間設(shè)置有伸長極限保護(hù)液壓阻尼緩沖機(jī)構(gòu)13，絲桿1 前端和活塞桿4前端內(nèi)腔之間設(shè)置有收縮極限保護(hù)液壓阻尼緩沖機(jī)構(gòu)12。
本實(shí)施例第一單向閥14和蓄能器17之間以及第二單向閥15和蓄能器17之 間分別設(shè)置有過濾器16和冷卻器18，實(shí)際應(yīng)用中過濾器16和冷卻器18可以設(shè)置 在流體循環(huán)油路中任意環(huán)節(jié)。
前端蓋7和活塞桿4之間設(shè)置有第一密封組件8A，后端蓋5和絲桿1之間設(shè) 置有第二密封組件8B，后端蓋5、前端蓋7和缸筒6之間設(shè)置有第三密封組件8C, 所有密封組件用于缸體19內(nèi)有壓液壓油的密封和活塞桿導(dǎo)向。
軸承2可以從角接觸球軸承、深溝球軸承、圓錐滾子軸承、推力軸承等類型 單件或復(fù)合選擇，角接觸軸承最佳；蓄能器17可以為膠囊式蓄能器、活塞式蓄能 器等；電機(jī)20可以為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)， 一般選擇伺服電機(jī)。
電機(jī)20輸出轉(zhuǎn)速及扭矩通過電機(jī)同步輪2K同步帶22、絲桿同步輪23、機(jī) 座24等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿1作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，絲桿1通過后端蓋5內(nèi)部角接觸 軸承2支撐，而活塞桿4則由前端蓋7密封組件8作伸縮導(dǎo)向，絲桿螺母3與活 塞桿4剛性連接并始終浸泡在由電動(dòng)缸前端蓋7、后端蓋5、油缸體19的缸筒6 和活塞桿4之間形成的第二盛油腔19B內(nèi)，絲桿螺母3和活塞桿之間形成第一 盛油腔19A，并設(shè)置油路孔使得活塞桿4內(nèi)外部液壓油連通。 電機(jī)20也可以通過齒輪機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸器等與絲桿1直接連接。 缸筒6前端設(shè)置兩組第一磁性感應(yīng)開關(guān)9，缸筒后端也設(shè)置兩組磁性第二感 應(yīng)開關(guān)9A，活塞桿4上設(shè)置永磁體導(dǎo)向滑塊11，第一磁性感應(yīng)開關(guān)9和第二感應(yīng)開關(guān)9A可以感應(yīng)永磁體位置，第一磁性感應(yīng)開關(guān)9和第二感應(yīng)開關(guān)9A輸出 信號(hào)用于活塞桿4電氣信號(hào)保護(hù)和零位判斷，缸體前端蓋7和活塞桿4之間設(shè)置 伸長極限保護(hù)液壓阻尼緩沖機(jī)構(gòu)13，絲桿1前端和活塞桿4前端內(nèi)腔則設(shè)置收 縮極限保護(hù)液壓阻尼緩沖機(jī)構(gòu)12，用于活塞桿4高速運(yùn)動(dòng)時(shí)前后極限位置沖擊 保護(hù)；活塞桿上的永磁體滑塊11沿缸體軸向?qū)к?0運(yùn)動(dòng)，可避免活塞桿4無序 旋轉(zhuǎn)；
這樣缸體19、兩組單向閥第一單向閥14和第二單向閥15、過濾器16、冷卻 器18、蓄能器17就構(gòu)成了液壓流體循環(huán)回路，工作前液壓流體循環(huán)回路預(yù)充滿 具有潤滑作用的有壓液壓油，該壓力大于蓄能器17預(yù)置壓力并接近電動(dòng)缸平衡 的目標(biāo)壓力，蓄能器17氣囊或彈簧被部分壓縮，進(jìn)而使得活塞桿4受到預(yù)置均 衡的軸向伸長方向液壓作用力，并在活塞桿4伸縮運(yùn)動(dòng)過程中基本保持不變。
蓄能器17有效壓縮容積選擇一般要大于4倍電動(dòng)缸內(nèi)部最大液壓體積變化 量，這樣活塞桿4預(yù)置液壓作用力才能相對穩(wěn)定?；钊麠U預(yù)置液壓作用力為活塞 桿截面積乘以液壓平均壓力。外部可設(shè)置油箱和微型泵用于電動(dòng)缸液壓充壓和卸 壓。流體介質(zhì)可選用包括潤滑油、液壓油或者壓縮氣體。
液壓流體循環(huán)油路工作原理當(dāng)電動(dòng)缸活塞桿4伸長時(shí)，缸體19內(nèi)壓力低 缸體外壓力高從而使第二單向閥15打開、第一單向閥14關(guān)閉，蓄能器17所儲(chǔ) 存的液壓油通過第二單向閥15注入缸體，由于蓄能器17的蓄能保壓作用電動(dòng)缸 活塞桿所受的軸向伸長作用力能夠基本保持不變；當(dāng)電動(dòng)缸活塞桿4收縮時(shí)，缸 體19內(nèi)壓力高缸體外壓力低從而使第二單向閥15關(guān)閉、第一單向閥14打開， 缸體12內(nèi)所多余的液壓油通過第一單向閥14注入蓄能器17儲(chǔ)存，由于蓄能器 17的蓄能保壓作用電動(dòng)缸活塞桿4所受的軸向伸長作用力同樣能夠基本保持不 變，過濾器16則利用流體循環(huán)完成液壓介質(zhì)的過濾，冷卻器18則利用液壓流體 循環(huán)充分完成與外部強(qiáng)排空氣的熱力交換。
電動(dòng)缸傳動(dòng)絲桿付、活塞桿、活塞桿滑塊均浸入液壓潤滑油中運(yùn)動(dòng)，可顯著 降低電動(dòng)缸工作噪音，降低摩擦，延長電動(dòng)缸使用壽命?？墒褂靡簤河?、低粘度 潤滑油甚至壓縮氣體作為工作介質(zhì)。
同時(shí)使用多臺(tái)力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸時(shí)，蓄能器、冷卻器、過濾器等配置 可共用，優(yōu)化應(yīng)用配置。蓄能器氣囊或彈簧根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整到一定預(yù)置壓力，工作前液壓流體循環(huán) 回路預(yù)充滿具有潤滑作用的有壓液壓油，該壓力大于蓄能器預(yù)置壓力并接近電動(dòng) 缸平衡的目標(biāo)壓力，蓄能器氣囊或彈簧被部分壓縮，進(jìn)而使得活塞桿受到預(yù)置均 衡的軸向伸長方向液壓作用力，并在活塞桿伸縮運(yùn)動(dòng)過程中基本保持不變.
權(quán)利要求
1、一種力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸，包括軸承(2)、絲桿(1)、絲桿螺母(3)、油缸體(19)，油缸體(19)包括缸筒(6)、前端蓋(7)、后端蓋(5)和可在缸筒(6)內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)的活塞桿(4)，缸筒(6)前后分別設(shè)置有前端蓋(7)、后端蓋(5)，其特征在于所述絲桿(1)通過軸承(2)支撐在后端蓋(5)上、絲桿螺母(3)和活塞桿(4)剛性連接，絲桿(1)和活塞桿(4)之間形成第一盛油腔(19A)，在所述油缸體(19)的缸筒(6)和活塞桿(4)之間形成第二盛油腔(19B)，第一盛油腔(19A)和第二盛油腔(19B)通過內(nèi)孔(27)溝通，在所述油缸體(19)上設(shè)置有第一液壓油路接口(25)和第二液壓油路接口(26)，所述第一液壓油路接口(25)和第二液壓油路接口(26)上通過管路分別連接流向相反的第一單向閥(14)和第二單向閥(15)，所述第一單向閥(14)和第二單向閥(15)之間通過管路連接有蓄能器(17)，第一盛油腔(19A)、第二盛油腔(19B)、第一單向閥(14)、第二單向閥(15)、蓄能器(17)以及連接管路中充滿有壓力的液壓循環(huán)介質(zhì)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸，其特征在于在第一液壓 油路接口 (25)和第二液壓油路接口 (26)之間設(shè)置有過濾器(16)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸，其特征在于在第一液壓 油路接口 (25)和第二液壓油路接口 (26)之間設(shè)置有冷卻器(18)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸，其特征在于所述缸筒(6) 的前端設(shè)置有至少一組第一磁性感應(yīng)開關(guān)(9)，后端設(shè)置有至少一組第二磁性感應(yīng)開 關(guān)(9A)，所述活塞桿(4)后端上設(shè)置有永磁體導(dǎo)向滑塊(11)，所述缸筒(6)的一 側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌(10)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸，其特征在于所述缸體(19) 和活塞桿(4)之間設(shè)置有伸長極限保護(hù)液壓阻尼緩沖機(jī)構(gòu)，缸體(19)和活塞桿(4) 之間還設(shè)置有收縮極限保護(hù)液壓阻尼緩沖機(jī)構(gòu)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸，其特征在于所述前端蓋 (7)和活塞桿(4)之間設(shè)置有第一密封組件(8A)，后端蓋(5)和絲桿(1)之間設(shè)置有第二密封組件(8B)，后端蓋(5)、前端蓋(7)和缸筒(6)之間設(shè)置有第三 密封組件(8C)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種力平衡式流體循環(huán)電動(dòng)缸，包括軸承、絲桿、絲桿螺母、油缸體，油缸體包括缸筒、前端蓋、后端蓋和可在缸筒內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)的活塞桿，缸筒前后分別設(shè)置有前端蓋、后端蓋，絲桿螺母和活塞桿剛性連接，絲桿和活塞桿之間形成第一盛油腔，在油缸體的缸筒和活塞桿之間形成第二盛油腔，在油缸體上設(shè)置有第一液壓油路接口和第二液壓油路接口，第一液壓油路接口和第二液壓油路接口上通過管路分別連接流向相反的第一單向閥和第二單向閥，第一單向閥和第二單向閥之間通過管路連接有蓄能器，缸筒的前端設(shè)置有至少一組第一磁性感應(yīng)開關(guān)，后端設(shè)置有至少一組第二磁性感應(yīng)開關(guān)，活塞桿后端上設(shè)置有永磁體導(dǎo)向滑塊，缸筒的一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌，油缸體和活塞桿之間設(shè)置有伸長極限保護(hù)液壓阻尼緩沖機(jī)構(gòu)和收縮極限保護(hù)液壓阻尼緩沖機(jī)構(gòu)。第一盛油腔、第二盛油腔、單向閥、單向閥、蓄能器以及連接管路中充滿了有壓力的液壓循環(huán)介質(zhì)。
文檔編號(hào)F15B15/14GK101649851SQ20091003473
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者王傳峰 申請人:無錫智航控制技術(shù)有限公司