[發明專利]一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸及增壓方法

有效

• 申請號: 201310080624.4
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103148046A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 趙升噸;范淑琴;李靖祥;趙永強;徐凡;陳超
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F15B15/08
• 分類號: F15B15/08;F15B3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明屬于液壓缸制造技術領域，具體涉及一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸及增壓方法。

背景技術

傳統的液壓缸需要液壓泵站、油箱、若干個液壓閥、液壓管路以及電控系統等，結構復雜，占地面積大，并且故障率高；電動缸是將電動及與絲杠一體化設計的模塊化產品，結構簡單，輸出力小，也不具備增壓功能，要實現規定輸出力的閉環控制，往往需要添加荷重式壓力傳感器。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供了一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸及其增壓方法，結構簡單，故障率低，如果在活塞桿輸出端安裝位移傳感器，以及在高壓油腔內安裝壓力傳感器，即可方便地通過對交流伺服電機的控制來實現位移、輸出力的閉環控制；交流伺服電機直驅絲杠帶動活塞直線運動，采用三層活塞獲得增壓效果，液壓油在液壓缸體內部進行循環，省去了油箱，工作腔可以迅速充液和排液。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸，包括交流伺服電動機1以及電機轉軸上連接的電機減速器2，電機減速器2的輸出軸上連接一個小帶輪3，小帶輪3通過齒形帶4連接一個大帶輪5，大帶輪5通過兩個大圓螺母6與滾珠絲杠7聯結為一體，大帶輪5帶動滾珠絲杠7一起旋轉，滾珠絲杠7上裝有滾珠絲杠螺母10，滾珠絲杠螺母10與第一層活塞11徑向配合聯結為一體，第一層活塞11的活塞桿上套著彈簧12，彈簧12的上端和下端分別與第一層活塞11和第二次活塞13相接觸，第二層活塞13與第一層活塞11的活塞桿徑向配合，在第一層活塞11與第二層活塞13之間的空腔與大氣相通，第一層活塞11與缸體18的上端面之間的空間為A腔9，第一層活塞11的活塞桿與滾珠絲杠7之間構成B腔16，第二層活塞13下方的缸體18上加工有小活塞腔19，小活塞腔19所在的缸體、第一層活塞11的活塞桿、第二層活塞13之間構成C腔17，小活塞腔19下方有第三層活塞21，第三層活塞21的活塞桿能夠穿過與缸體18固定聯結的缸底30，在液壓缸工作時對外施力，第三層活塞21的面積大于第一層活塞11的活塞桿面積，第三層活塞21與小活塞腔19所在缸體之間為D腔20，小活塞腔19連通了C腔17和D腔20，第三層活塞21與缸底30之間的空間為E腔22，液壓缸工作時A腔9、B腔16、C腔17、D腔20、E腔22以及小活塞腔19內均充滿了液壓油；

在E腔22與A腔9之間連接有液壓管路23，在液壓缸活塞快速下行和慢速增壓階段，E腔22內的液壓油通過液壓管路23排出到A腔9和B腔16，在液壓缸活塞回程階段，A腔9和B腔16內的液壓油通過液壓管路23流入E腔22里；

在缸體18的上方裝有背壓閥14和單向閥15，背壓閥14的兩端分別連接A腔9和C腔17，在液壓缸活塞快速下行階段，當A腔9內油壓不足時，背壓閥14開啟，C腔17內的液壓油在彈簧12的彈力作用給A腔9補充液壓油；在液壓缸慢速增壓階段，第一層活塞11的活塞桿堵小活塞腔19，第一層活塞11下行時，背壓閥14開啟，C腔17的液壓油通過背壓閥14流入A腔9和B腔16；單向閥15的兩端分別接A腔9和C腔17，在液壓缸活塞回程階段，單向閥15開啟，C腔17從A腔9中吸油。

在上述結構的基礎上去掉小帶輪3、齒形帶4、大帶輪5，電機減速器2的輸出軸通過聯軸器27與滾珠絲杠7聯結，工作時交流伺服電機1通過電機減速器2、聯軸器27直接驅動滾珠絲杠7轉動。

為了提高液壓缸的承載能力，將滾珠絲杠7和滾珠絲杠螺母9分別用行星滾柱絲杠24、行星滾柱絲杠螺母25替換，行星滾柱絲杠螺母25通過滾柱26與行星滾柱絲杠24徑向配合。

在第三層活塞21的活塞桿的輸出端安裝位移傳感器，以及在高壓油腔D腔20內安裝壓力傳感器，即可方便地通過對交流伺服電機1的控制來實現位移、輸出力的閉環控制。