具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，包括一個缸筒，在所述的缸筒前后設(shè)有一個其端面配合的端蓋，缸筒以及前、后端蓋組成具有中空腔體的缸體，缸體的中空腔體內(nèi)裝設(shè)有加工為一體的活塞桿和活塞，在缸體開設(shè)有高壓油路孔和低壓油路孔，后端蓋上安裝有拉壓力傳感器；高壓油路孔和低壓油路孔各自裝配一個固定在缸筒上接頭體，一個接頭體連通高壓回路，另一個接頭體連通低壓回路；在缸體上安裝電液伺服閥、單向閥、安全閥和液壓蓄能器，單向閥的液壓油流入端通過單向閥油路板與系統(tǒng)低壓回路孔連通，流出端與油缸有桿腔連通；液壓蓄能器與油缸的無桿腔連通，安全閥的高壓端與油缸的無桿腔連通，低壓端與系統(tǒng)低壓回路連通。
【專利說明】具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種高度集成的液壓伺服油缸，尤其是具有緩沖和過載保護(hù)功能的高頻液壓伺服油缸，屬于液壓伺服傳動【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]液壓伺服油缸具有推力大、質(zhì)量輕、集成度高、動態(tài)響應(yīng)快、控制精度高等特點(diǎn)，在工程機(jī)械、冶金機(jī)械、船舶、航空航天、機(jī)器人等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)有液壓伺服油缸產(chǎn)品中，均不具有彈性緩沖和過壓保護(hù)功能，在動作頻率高、震動沖擊大的工況下極易造成液壓伺服油缸密封件、電液伺服閥、傳感器或作動對象不同程度的損壞或大大縮短它們的工作壽命。
[0003]中國專利文獻(xiàn)CN101776100B公布了一種高頻響應(yīng)集成化伺服油缸、CN101776099B公布了一種高集成度伺服油缸、CN2058434U公布了一種機(jī)器人用的液壓伺服直線油缸、CN201714733U公布了一種液壓伺服油缸、CN201547056U公布了一種高精度液壓伺服油缸，但上述液壓伺服油缸均未集成彈性緩沖元件、過載保護(hù)元件和拉壓力傳感器，因此在動作頻率高、震動沖擊大的工況下極易造成液壓伺服油缸密封件、電液伺服閥、傳感器或作動對象不同程度的損壞或大大縮短它們的工作壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有液壓伺服油缸在動作頻率高、震動沖擊大工況下存在的問題，提供一種高度集成的、具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，包括一個缸筒，在所述的缸筒前端設(shè)有一個與缸筒內(nèi)壁配合的端蓋，缸筒和前端蓋組成具有中空腔體的缸體，缸體的中空腔體內(nèi)裝設(shè)有加工為一體的活塞桿和活塞，在缸體壁上設(shè)有高壓油路孔和低壓油路孔，缸體尾端安裝有拉壓力傳感器；所述的高壓油路孔和低壓油路孔各自裝配一個固定在缸筒上的接頭體，其中一個接頭體連通油缸外部的高壓回路，另一個接頭體連通油缸外部的低壓回路；在缸體上安裝有電液伺服閥、單向閥、安全閥和微型液壓蓄能器，所述的單向閥的液壓油流入端通過單向閥油路板與低壓油路孔連通，流出端與油缸有桿腔連通；所述的微型液壓蓄能器與油缸的無桿腔連通，所述的安全閥的高壓端與油缸的無桿腔連通，低壓端與系統(tǒng)低壓油路孔連通。
[0007]所述的活塞桿尾部加工有與缸筒內(nèi)腔配合的活塞，活塞上安裝有組合密封圈I和導(dǎo)向環(huán)I，缸桿前端加工有與缸桿耳環(huán)連接的外螺紋。
[0008]在所述的缸桿前端通過螺紋連接有桿端耳環(huán)，且在桿端耳環(huán)上通過兩個滾珠軸承固定有一個擺桿，且滾珠軸承一端通過軸肩定位，另一端通過彈性擋圈定位。
[0009]在所述的缸筒上還設(shè)有一個位移傳感器，所述的位移傳感器通過管夾固定在缸筒上，位移傳感器的拉桿前端通過螺紋連接固定在擺桿上。
[0010]所述的電液伺服閥安裝在缸筒的閥座上。
[0011]所述的微型液壓蓄能器安裝于加工在缸筒的安裝孔內(nèi)，并與油缸的無桿腔連通。
[0012]所述的安全閥安裝于加工在缸筒的座孔I內(nèi)，高壓端與油缸的無桿腔連通，低壓端與系統(tǒng)低壓回路連通。
[0013]所述的單向閥安裝于加工在缸筒的座孔II內(nèi)，液壓油流入端通過單向閥油路板與系統(tǒng)低壓回路連通，流出端與油缸有桿腔連通，單向閥油路板上的油路孔端部用脹塞II封堵。
[0014]所述的拉壓力傳感器一端連接缸筒尾部的螺紋孔內(nèi)，另一端連接在尾部耳環(huán)的螺紋孔內(nèi)。
[0015]所述的前端蓋通過螺紋連接安裝在缸筒內(nèi)腔前端，并通過O型圈實(shí)現(xiàn)與缸筒間的靜密封，通過導(dǎo)向環(huán)II實(shí)現(xiàn)對缸桿的導(dǎo)向和支承，通過組合密封圈II實(shí)現(xiàn)與缸桿之間的動密封，通過防塵密封圈阻止環(huán)境中的粉塵進(jìn)入缸筒內(nèi)部。
[0016]本發(fā)明的工作原理如下:
[0017]本發(fā)明主要適用于油缸無桿腔作為有效工作腔的場合。當(dāng)油缸無外部壓縮負(fù)載時，無桿腔內(nèi)液壓油壓力等于系統(tǒng)低壓回路壓力，通?？烧J(rèn)為壓力為零，蓄能器氣囊中的惰性氣體壓力等于充氣壓力。當(dāng)油缸外部壓縮負(fù)載增加或有沖擊時，無桿腔內(nèi)液壓油壓力升高，當(dāng)達(dá)到蓄能器充氣壓力時，蓄能器中的氣囊被壓縮，起到緩沖和吸震的作用。蓄能器在工作時即為一變剛度氣體彈簧，并且在外負(fù)載較小時，剛度較小，隨負(fù)載或沖擊力的增大，剛度隨之增加。隨著蓄能器中氣體的壓縮，缸桿產(chǎn)生了附加的位移，有桿腔通過單向閥從系統(tǒng)低壓回路中補(bǔ)油。
[0018]當(dāng)發(fā)生強(qiáng)烈沖擊，無桿腔內(nèi)液壓油壓力超過安全閥設(shè)定壓力時，無桿腔內(nèi)液壓油通過安全閥溢流到系統(tǒng)低壓油路，從而保護(hù)油缸密封件、電液伺服閥、拉壓力傳感器和作動對象等不受損壞。
[0019]通過將位移傳感器和拉力傳感器的輸出信號引入控制系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)對液壓伺服油缸位移和輸出力的閉環(huán)伺服控制。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
[0021]1.本發(fā)明無桿腔安裝有微型液壓蓄能器，工作時具有緩沖、吸震功能。
[0022]2.本發(fā)明無桿腔安裝有安全閥，在發(fā)生強(qiáng)烈沖擊時，可有效保護(hù)油缸密封件、電液伺服閥、拉壓力傳感器和作動對象等不受損壞。
[0023]3.本發(fā)明集成度高、體積小、質(zhì)量輕，可用于動作頻率高、安裝空間狹小的工作場口 ο

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的三維示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明的縱向剖視圖。
[0026]圖3是本發(fā)明的主要油路所在平面剖視圖。
[0027]圖4是本發(fā)明的液壓工作原理圖。
[0028]圖中:1-電液伺服閥，2-微型液壓蓄能器，3-安全閥，4-脹塞I，5-接頭體，6_尾部耳環(huán)，7-拉壓力傳感器,8-導(dǎo)向環(huán)I ,9-組合密封圈I , 10-缸筒，11-缸桿，12-導(dǎo)向環(huán)II，13-組合密封圈II，14-0型圈，15-端蓋，16-防塵密封圈，17-彈性擋圈，18-擺桿，19-軸承，20-桿端耳環(huán)，21-脹塞II，22-單向閥，23-單向閥油路板，24-管夾，25-位移傳感器，P-高壓油路孔，R-低壓油路孔。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本專利做進(jìn)一步說明。
[0030]如圖所示，具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸的組成包括:電液伺服閥1，微型液壓蓄能器2，安全閥3，脹塞I 4，接頭體5，尾部耳環(huán)6，拉壓力傳感器7，導(dǎo)向環(huán)I 8，組合密封圈I 9，缸筒10，缸桿11，導(dǎo)向環(huán)II 12，組合密封圈II 13，O型圈14，端蓋25，防塵密封圈16，彈性擋圈17，擺桿18，軸承19，桿端耳環(huán)20，脹塞II 21，單向閥22，單向閥油路板23，管夾24，位移傳感器25，高壓油路孔P，低壓油路孔R以及滾珠軸承和若干螺釘螺母標(biāo)準(zhǔn)件。
[0031]缸筒10上加工有與缸桿11尾端活塞動配合的內(nèi)腔，加工有安裝電液伺服閥1、單向閥22、安全閥3、微型液壓蓄能器4、接頭體5的內(nèi)螺紋孔以及高壓油路孔P和低壓油路孔R，尾部加工有連接拉壓力傳感器7的內(nèi)螺紋孔，內(nèi)腔端部加工有安裝端蓋15的內(nèi)螺紋，缸筒10上不需向外連接的油路孔用脹塞4封堵。
[0032]缸桿11尾部加工有與缸筒10內(nèi)腔動配合的活塞，活塞上安裝有組合密封圈9和導(dǎo)向環(huán)8，缸桿11前端加工有與桿端耳環(huán)20連接的外螺紋。組合密封圈9實(shí)現(xiàn)活塞與缸筒10內(nèi)腔之間的動密封，導(dǎo)向環(huán)8實(shí)現(xiàn)缸筒10內(nèi)腔臂對活塞的導(dǎo)向和支承。
[0033]所述的電液伺服閥I安裝在缸筒10的閥座上。
[0034]所述的微型液壓蓄能器2安裝于加工在缸筒10的螺紋孔內(nèi)，并與油缸的無桿腔連通，微型液壓蓄能器2與缸筒10之間通過標(biāo)準(zhǔn)O型圈密封。
[0035]安全閥3安裝于加工在缸筒10的座孔內(nèi)，其高壓端與油缸的無桿腔連通，低壓端與系統(tǒng)低壓回路孔R連通。
[0036]單向閥22安裝于加工在缸筒10的座孔內(nèi)，液壓油流入端通過單向閥油路板23與系統(tǒng)低壓回路孔R連通，流出端與油缸有桿腔連通，單向閥油路板上23的油路孔端部用脹塞21封堵。
[0037]拉壓力傳感器7 —端連接缸筒10尾部的螺紋孔內(nèi)，另一端連接在尾部耳環(huán)6的螺紋孔內(nèi)。
[0038]端蓋15通過螺紋連接安裝在缸筒10內(nèi)腔前端，并通過O型圈14實(shí)現(xiàn)與缸筒10間的靜密封，通過導(dǎo)向環(huán)12實(shí)現(xiàn)對缸桿11的導(dǎo)向和支承，通過組合密封圈13實(shí)現(xiàn)與缸桿11之間的動密封，通過防塵密封圈16阻止環(huán)境中的粉塵進(jìn)入缸筒10內(nèi)部。
[0039]桿端耳環(huán)20通過螺紋連接固定在缸桿11前端。
[0040]擺桿18通過兩個滾珠軸承固定在桿端耳環(huán)20上，軸承一端通過軸肩定位，另一端通過彈性擋圈17定位。
[0041]位移傳感器25通過管夾24固定在缸筒10上，位移傳感器25的拉桿前端通過螺紋連接固定在擺桿18上。
[0042]接頭體5擰入加工在缸筒10上的內(nèi)螺紋孔中，其中一個接頭體連通系統(tǒng)高壓回路，另一個接頭體連通系統(tǒng)低壓回路。
[0043]本發(fā)明主要適用于油缸無桿腔作為有效工作腔的場合。當(dāng)油缸無外部壓縮負(fù)載時，無桿腔內(nèi)液壓油壓力等于系統(tǒng)低壓回路壓力，通?？烧J(rèn)為壓力為零，蓄能器2氣囊中的惰性氣體壓力等于充氣壓力。當(dāng)油缸外部壓縮負(fù)載增加或有沖擊時，無桿腔內(nèi)液壓油壓力升高，當(dāng)達(dá)到蓄能器2的充氣壓力時，蓄能器2中的氣囊被壓縮，起到緩沖和吸震的作用。蓄能器2在工作時即為一變剛度氣體彈簧，并且在外負(fù)載較小時，剛度較小，隨負(fù)載或沖擊力的增大，剛度隨之增加。隨著蓄能器2中氣體的壓縮，缸桿11產(chǎn)生了附加的位移，有桿腔通過單向閥22從系統(tǒng)低壓回路孔R中補(bǔ)油。
[0044]當(dāng)發(fā)生強(qiáng)烈沖擊，無桿腔內(nèi)液壓油壓力超過安全閥3設(shè)定壓力時，無桿腔內(nèi)液壓油通過安全閥3溢流到系統(tǒng)低壓油路中，從而保護(hù)油缸密封件、電液伺服閥1、拉壓力傳感器7和作動對象等不受損壞。
[0045]通過將位移傳感器25輸出信號引入控制系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)對液壓伺服油缸位移的閉環(huán)伺服控制。
[0046]通過將拉壓力傳感器7輸出信號引入控制系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)對液壓伺服油缸輸出力的閉環(huán)伺服控制。
【權(quán)利要求】
1.具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，其特征在于:包括一個缸筒，在所述的缸筒前端設(shè)有一個與缸筒內(nèi)壁配合的端蓋，缸筒和前端蓋組成具有中空腔體的缸體，缸體的中空腔體內(nèi)裝設(shè)有加工為一體的活塞桿和活塞，在缸體壁上開設(shè)有高壓油路孔和低壓油路孔，缸體尾端安裝有拉壓力傳感器；所述的高壓油路孔和低壓油路孔各自裝配一個固定在缸筒上接頭體，其中一個接頭體連通油缸外部的高壓回路，另一個接頭體連通油缸外部的低壓回路；在缸體上安裝有電液伺服閥、單向閥、安全閥和微型液壓蓄能器，所述的單向閥的液壓油流入端通過單向閥油路板與低壓油路孔連通，流出端與油缸有桿腔連通；所述的液壓蓄能器與油缸的無桿腔連通，所述的安全閥的高壓端與油缸的無桿腔連通，低壓端與系統(tǒng)低壓油路孔連通。
2.如權(quán)利要求1所述的具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，其特征在于:所述的活塞桿尾部加工有與缸筒內(nèi)腔配合的活塞，活塞上安裝有組合密封圈I和導(dǎo)向環(huán)I，缸桿前端加工有與缸桿耳環(huán)連接的外螺紋。
3.如權(quán)利要求1所述的具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，其特征在于:在所述的缸桿前端通過螺紋連接有桿端耳環(huán)，且在桿端耳環(huán)上通過兩個滾珠軸承固定有一個擺桿，且滾珠軸承一端通過軸肩定位，另一端通過彈性擋圈定位。
4.如權(quán)利要求1所述的具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，其特征在于:在所述的缸筒上還設(shè)有一個位移傳感器，所述的位移傳感器通過管夾固定在缸筒上，位移傳感器的拉桿前端通過螺紋連接固定在擺桿上。
5.如權(quán)利要求1所述的具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，其特征在于:所述的電液伺服閥安裝在缸筒的閥座上。
6.如權(quán)利要求1所述的具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，其特征在于:所述的微型液壓蓄能器安裝于加工在缸筒的安裝孔內(nèi)，并與油缸的無桿腔連通。
7.如權(quán)利要求1所述的具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，其特征在于:所述的安全閥安裝于加工在缸筒的座孔I內(nèi)，高壓端與油缸的無桿腔連通，低壓端與系統(tǒng)低壓回路連通。
8.如權(quán)利要求1所述的具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，其特征在于:所述的單向閥安裝于加工在缸筒的座孔II內(nèi)，液壓油流入端通過單向閥油路板與系統(tǒng)低壓回路連通，流出端與油缸有桿腔連通，單向閥油路板上的油路孔端部用脹塞II封堵。
9.如權(quán)利要求1所述的具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，其特征在于:所述的拉壓力傳感器一端連接缸筒尾部的螺紋孔內(nèi)，另一端連接在尾部耳環(huán)的螺紋孔內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的具有緩沖和過載保護(hù)功能的高度集成液壓伺服油缸，其特征在于:所述的前端蓋通過螺紋連接安裝在缸筒內(nèi)腔前端，并通過O型圈實(shí)現(xiàn)與缸筒間的靜密封，通過導(dǎo)向環(huán)II實(shí)現(xiàn)對缸桿的導(dǎo)向和支承，通過組合密封圈II實(shí)現(xiàn)與缸桿之間的動密封，通過防塵密封圈阻止環(huán)境中的粉塵進(jìn)入缸筒內(nèi)部。
【文檔編號】F15B15/16GK104295558SQ201410537911
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】榮學(xué)文, 宋銳, 柴匯, 李貽斌, 孟健, 張國騰 申請人:山東大學(xué)